[X86][SSE] Shuffle blends with zero
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form:
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time. All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1223     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1224 ``inlinehint``
1225     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1226     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1227     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1228     inliner.
1229 ``jumptable``
1230     This attribute indicates that the function should be added to a
1231     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1232     references to this function should be replaced with a reference to the
1233     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1234     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1235     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1236     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1237 ``minsize``
1238     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1239     passes make choices that keep the code size of this function as small
1240     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1241     performance in order to minimize the size of the generated code.
1242 ``naked``
1243     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1244     function. This can have very system-specific consequences.
1245 ``nobuiltin``
1246     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1247     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1248     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1249     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1250     and on function declarations and definitions.
1251 ``noduplicate``
1252     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1253     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1254     within its parent function, but may not be duplicated within
1255     its parent function.
1256
1257     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1258     be an inlining candidate, provided that the call is not
1259     duplicated by inlining. That implies that the function has
1260     internal linkage and only has one call site, so the original
1261     call is dead after inlining.
1262 ``noimplicitfloat``
1263     This attributes disables implicit floating point instructions.
1264 ``noinline``
1265     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1266     function in any situation. This attribute may not be used together
1267     with the ``alwaysinline`` attribute.
1268 ``nonlazybind``
1269     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1270     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1271     startup time if the function is not called during program startup.
1272 ``noredzone``
1273     This attribute indicates that the code generator should not use a
1274     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1275 ``noreturn``
1276     This function attribute indicates that the function never returns
1277     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1278     function ever does dynamically return.
1279 ``nounwind``
1280     This function attribute indicates that the function never raises an
1281     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1282     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1283     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1284     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1285     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1286 ``optnone``
1287     This function attribute indicates that the function is not optimized
1288     by any optimization or code generator passes with the
1289     exception of interprocedural optimization passes.
1290     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1291     attribute; this attribute is also incompatible
1292     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1293
1294     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1295     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1296     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1297     candidates for inlining into the body of this function.
1298 ``optsize``
1299     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1300     passes make choices that keep the code size of this function low,
1301     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1302     long as they do not significantly impact runtime performance.
1303 ``readnone``
1304     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1305     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1306     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1307     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1308     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1309     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1310     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1311     the ``C++`` exception throwing methods.
1312
1313     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1314     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1315     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1316 ``readonly``
1317     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1318     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1319     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1320     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1321     state that may be set in the caller. A readonly function always
1322     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1323     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1324     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1325     methods.
1326
1327     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1328     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1329     the pointer points to.
1330 ``argmemonly``
1331     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1332     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1333     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1334     function can refer to memory only using pointers based on its function
1335     arguments.
1336     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1337     in order to specify that function reads only from its arguments.
1338 ``returns_twice``
1339     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1340     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1341     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1342     functions.
1343 ``safestack``
1344     This attribute indicates that
1345     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1346     protection is enabled for this function.
1347
1348     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1349     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1350     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1351     function will have a ``safestack`` attribute.
1352 ``sanitize_address``
1353     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1354     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1355 ``sanitize_memory``
1356     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1357     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1358 ``sanitize_thread``
1359     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1360     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1361 ``ssp``
1362     This attribute indicates that the function should emit a stack
1363     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1364     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1365     return from the function to see if it has been overwritten. A
1366     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1367     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1368
1369     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1370     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1371     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1372       ``ssp-buffer-size``.
1373
1374     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1375     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1376
1377     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1378     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1379     function will have an ``ssp`` attribute.
1380 ``sspreq``
1381     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1382     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1383     attribute.
1384
1385     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1386     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1387     The specific layout rules are:
1388
1389     #. Large arrays and structures containing large arrays
1390        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1391     #. Small arrays and structures containing small arrays
1392        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1393     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1394        protector.
1395
1396     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1397     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1398     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1399     an ``sspreq`` attribute.
1400 ``sspstrong``
1401     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1402     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1403     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1404     will enable protectors for functions with:
1405
1406     - Arrays of any size and type
1407     - Aggregates containing an array of any size and type.
1408     - Calls to alloca().
1409     - Local variables that have had their address taken.
1410
1411     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1412     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1413     The specific layout rules are:
1414
1415     #. Large arrays and structures containing large arrays
1416        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1417     #. Small arrays and structures containing small arrays
1418        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1419     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1420        protector.
1421
1422     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1423
1424     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1425     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1426     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1427 ``"thunk"``
1428     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1429     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1430     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1431     match the thunk target prototype.
1432 ``uwtable``
1433     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1434     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1435     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1436     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1437     units.
1438
1439
1440 .. _opbundles:
1441
1442 Operand Bundles
1443 ---------------
1444
1445 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1446 considered experimental at this time.
1447
1448 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1449 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1450 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1451 incorrect and will change program semantics.
1452
1453 Syntax::
1454
1455     operand bundle set ::= '[' operand bundle ']'
1456     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1457     bundle operand ::= SSA value
1458     tag ::= string constant
1459
1460 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1461 given function may be called from multiple places with different kinds
1462 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1463 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1464 callee being dispatched to.
1465
1466 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1467 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1468 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1469 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1470 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1471 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1472 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1473 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1474 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1475
1476 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1477   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1478 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1479   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1480   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1481   callsite specific attributes.
1482 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1483   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1484   usual as long as they take into account the first two properties.
1485
1486 .. _moduleasm:
1487
1488 Module-Level Inline Assembly
1489 ----------------------------
1490
1491 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1492 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1493 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1494 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1495
1496 .. code-block:: llvm
1497
1498     module asm "inline asm code goes here"
1499     module asm "more can go here"
1500
1501 The strings can contain any character by escaping non-printable
1502 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1503 two digit hex code for the number.
1504
1505 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1506 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1507
1508 .. _langref_datalayout:
1509
1510 Data Layout
1511 -----------
1512
1513 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1514 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1515 simply:
1516
1517 .. code-block:: llvm
1518
1519     target datalayout = "layout specification"
1520
1521 The *layout specification* consists of a list of specifications
1522 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1523 with a letter and may include other information after the letter to
1524 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1525 as follows:
1526
1527 ``E``
1528     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1529     the bits with the most significance have the lowest address
1530     location.
1531 ``e``
1532     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1533     is, the bits with the least significance have the lowest address
1534     location.
1535 ``S<size>``
1536     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1537     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1538     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1539     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1540     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1541     alignment promotions.
1542 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1543     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1544     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1545     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1546     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1547     in the range [1,2^23).
1548 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1549     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1550     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1551 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1552     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1553     ``<size>``.
1554 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1555     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1556     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1557     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1558     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1559     targets.
1560 ``a:<abi>:<pref>``
1561     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1562 ``m:<mangling>``
1563     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1564     options are
1565
1566     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1567     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1568     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1569       symbols get a ``_`` prefix.
1570     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1571       functions also get a suffix based on the frame size.
1572     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1573       prefix for ``__cdecl`` functions.
1574 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1575     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1576     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1577     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1578     this set are considered to support most general arithmetic operations
1579     efficiently.
1580
1581 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1582 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1583 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1584
1585 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1586 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1587 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1588 specifications are given in this list:
1589
1590 -  ``E`` - big endian
1591 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1592 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1593    same as the default address space.
1594 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1595 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1596 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1597 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1598 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1599 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1600    alignment of 64-bits
1601 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1602 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1603 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1604 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1605 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1606 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1607 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1608
1609 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1610 following rules:
1611
1612 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1613    that specification is used.
1614 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1615    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1616    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1617    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1618    given the default specifications above, the i7 type will use the
1619    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1620    alignment of i64 (largest specified).
1621 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1622    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1623    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1624    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1625
1626 The function of the data layout string may not be what you expect.
1627 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1628 the code generator should use.
1629
1630 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1631 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1632 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1633 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1634 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1635 don't specify the string, the default specifications will be used to
1636 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1637 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1638 these default specifications.
1639
1640 .. _langref_triple:
1641
1642 Target Triple
1643 -------------
1644
1645 A module may specify a target triple string that describes the target
1646 host. The syntax for the target triple is simply:
1647
1648 .. code-block:: llvm
1649
1650     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1651
1652 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1653 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1654
1655 ::
1656
1657     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1658     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1659
1660 This information is passed along to the backend so that it generates
1661 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1662 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1663
1664 .. _pointeraliasing:
1665
1666 Pointer Aliasing Rules
1667 ----------------------
1668
1669 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1670 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1671 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1672 to the following rules:
1673
1674 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1675    value it is *based* on.
1676 -  An address of a global variable is associated with the address range
1677    of the variable's storage.
1678 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1679    address range of the allocated storage.
1680 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1681    address.
1682 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1683    a function not defined within LLVM may be associated with address
1684    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1685    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1686    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1687
1688 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1689 following rules:
1690
1691 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1692    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1693 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1694    ``bitcast``.
1695 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1696    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1697    the pointer's value.
1698 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1699
1700 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1701 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1702
1703 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1704 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1705 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1706 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1707 alignment of the store.
1708
1709 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1710 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1711 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1712 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1713 alias analysis.
1714
1715 .. _volatile:
1716
1717 Volatile Memory Accesses
1718 ------------------------
1719
1720 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1721 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1722 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1723 volatile operations or change their order of execution relative to other
1724 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1725 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1726 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1727
1728 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1729 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1730 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1731 target-legal volatile load/store instructions.
1732
1733 .. admonition:: Rationale
1734
1735  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1736  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1737  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1738  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1739  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1740  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1741  do not violate the frontend's contract with the language.
1742
1743 .. _memmodel:
1744
1745 Memory Model for Concurrent Operations
1746 --------------------------------------
1747
1748 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1749 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1750 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1751 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1752
1753 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1754
1755 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1756 that
1757
1758 -  Is a superset of single-thread program order, and
1759 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1760    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1761    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1762    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1763    Constraints <ordering>`).
1764
1765 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1766 between a thread and signals executing inside that thread.
1767
1768 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1769 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1770 (defined) write operations (store instructions, atomic
1771 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1772 section, initialized globals are considered to have a write of the
1773 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1774 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1775 may see any write to the same byte, except:
1776
1777 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1778    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1779    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1780 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1781    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1782
1783 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1784
1785 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1786    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1787    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1788    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1789    synchronization.)
1790 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1791    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1792 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1793    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1794 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1795    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1796    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1797    constraints on how the choice is made.
1798 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1799
1800 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1801 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1802 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1803 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1804 than one instruction to read the series of bytes.
1805
1806 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1807 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1808 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1809 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1810 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1811 from an address, introducing a store can change a load that may see
1812 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1813
1814 .. _ordering:
1815
1816 Atomic Memory Ordering Constraints
1817 ----------------------------------
1818
1819 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1820 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1821 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1822 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1823 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1824 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1825 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1826 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1827 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1828 differently since they don't take an address. See that instruction's
1829 documentation for details.
1830
1831 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1832 :doc:`Atomics`.
1833
1834 ``unordered``
1835     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1836     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1837     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1838     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1839     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1840     to make them atomic in any interesting way.
1841 ``monotonic``
1842     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1843     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1844     address. All modification orders must be compatible with the
1845     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1846     orders can be combined to a global total order for the whole program
1847     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1848     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1849     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1850     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1851     happens before another atomic read of the same address, the later
1852     read must see the same value or a later value in the address's
1853     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1854     stronger) operations on the same address. If an address is written
1855     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1856     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1857     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1858     ``memory_order_relaxed``.
1859 ``acquire``
1860     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1861     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1862     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1863 ``release``
1864     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1865     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1866     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1867     complete description; see the C++0x definition of a release
1868     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1869     ``memory_order_release``.
1870 ``acq_rel`` (acquire+release)
1871     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1872     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1873 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1874     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1875     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1876     writes), there is a global total order on all
1877     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1878     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1879     modification orders of all the affected addresses. Each
1880     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1881     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1882     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1883
1884 .. _singlethread:
1885
1886 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1887 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1888 other operations running in the same thread (for example, in signal
1889 handlers).
1890
1891 .. _fastmath:
1892
1893 Fast-Math Flags
1894 ---------------
1895
1896 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1897 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1898 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1899 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1900
1901 ``nnan``
1902    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1903    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1904    NaNs, but the value of the result is undefined.
1905
1906 ``ninf``
1907    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1908    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1909    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1910
1911 ``nsz``
1912    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1913    argument or result as insignificant.
1914
1915 ``arcp``
1916    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1917    argument rather than perform division.
1918
1919 ``fast``
1920    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1921    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1922    flag implies all the others.
1923
1924 .. _uselistorder:
1925
1926 Use-list Order Directives
1927 -------------------------
1928
1929 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1930 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1931 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1932 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1933
1934 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1935 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1936 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1937
1938 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1939 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1940 function's scope.
1941
1942 :Syntax:
1943
1944 ::
1945
1946     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1947     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1948
1949 :Examples:
1950
1951 ::
1952
1953     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1954     entry:
1955       ; ... instructions ...
1956     bb:
1957       ; ... instructions ...
1958
1959       ; At function scope.
1960       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1961       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1962     }
1963
1964     ; At global scope.
1965     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1966     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1967     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1968     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1969
1970 .. _typesystem:
1971
1972 Type System
1973 ===========
1974
1975 The LLVM type system is one of the most important features of the
1976 intermediate representation. Being typed enables a number of
1977 optimizations to be performed on the intermediate representation
1978 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1979 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1980 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1981 not feasible to perform on normal three address code representations.
1982
1983 .. _t_void:
1984
1985 Void Type
1986 ---------
1987
1988 :Overview:
1989
1990
1991 The void type does not represent any value and has no size.
1992
1993 :Syntax:
1994
1995
1996 ::
1997
1998       void
1999
2000
2001 .. _t_function:
2002
2003 Function Type
2004 -------------
2005
2006 :Overview:
2007
2008
2009 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2010 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2011 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2012 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2013
2014 :Syntax:
2015
2016 ::
2017
2018       <returntype> (<parameter list>)
2019
2020 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2021 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2022 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2023 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2024 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2025 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2026
2027 :Examples:
2028
2029 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2030 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2031 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2032 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2033 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2034 | ``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. |
2035 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2036 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2037 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_firstclass:
2040
2041 First Class Types
2042 -----------------
2043
2044 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2045 Values of these types are the only ones which can be produced by
2046 instructions.
2047
2048 .. _t_single_value:
2049
2050 Single Value Types
2051 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2052
2053 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2054
2055 .. _t_integer:
2056
2057 Integer Type
2058 """"""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2063 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2064 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2065
2066 :Syntax:
2067
2068 ::
2069
2070       iN
2071
2072 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2073 value.
2074
2075 Examples:
2076 *********
2077
2078 +----------------+------------------------------------------------+
2079 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2080 +----------------+------------------------------------------------+
2081 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2082 +----------------+------------------------------------------------+
2083 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2084 +----------------+------------------------------------------------+
2085
2086 .. _t_floating:
2087
2088 Floating Point Types
2089 """"""""""""""""""""
2090
2091 .. list-table::
2092    :header-rows: 1
2093
2094    * - Type
2095      - Description
2096
2097    * - ``half``
2098      - 16-bit floating point value
2099
2100    * - ``float``
2101      - 32-bit floating point value
2102
2103    * - ``double``
2104      - 64-bit floating point value
2105
2106    * - ``fp128``
2107      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2108
2109    * - ``x86_fp80``
2110      -  80-bit floating point value (X87)
2111
2112    * - ``ppc_fp128``
2113      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2114
2115 X86_mmx Type
2116 """"""""""""
2117
2118 :Overview:
2119
2120 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2121 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2122 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2123 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2124 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2125 of this type.
2126
2127 :Syntax:
2128
2129 ::
2130
2131       x86_mmx
2132
2133
2134 .. _t_pointer:
2135
2136 Pointer Type
2137 """"""""""""
2138
2139 :Overview:
2140
2141 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2142 commonly used to reference objects in memory.
2143
2144 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2145 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2146 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2147 are target-specific.
2148
2149 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2150 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2151
2152 :Syntax:
2153
2154 ::
2155
2156       <type> *
2157
2158 :Examples:
2159
2160 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2161 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2162 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2163 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2164 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2165 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2166 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2167
2168 .. _t_vector:
2169
2170 Vector Type
2171 """""""""""
2172
2173 :Overview:
2174
2175 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2176 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2177 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2178 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2179 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2180
2181 :Syntax:
2182
2183 ::
2184
2185       < <# elements> x <elementtype> >
2186
2187 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2188 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2189 of size zero are not allowed.
2190
2191 :Examples:
2192
2193 +-------------------+--------------------------------------------------+
2194 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2195 +-------------------+--------------------------------------------------+
2196 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2197 +-------------------+--------------------------------------------------+
2198 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2199 +-------------------+--------------------------------------------------+
2200 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2201 +-------------------+--------------------------------------------------+
2202
2203 .. _t_label:
2204
2205 Label Type
2206 ^^^^^^^^^^
2207
2208 :Overview:
2209
2210 The label type represents code labels.
2211
2212 :Syntax:
2213
2214 ::
2215
2216       label
2217
2218 .. _t_token:
2219
2220 Token Type
2221 ^^^^^^^^^^
2222
2223 :Overview:
2224
2225 The token type is used when a value is associated with an instruction
2226 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2227 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2228 :ref:`select <i_select>` of type token.
2229
2230 :Syntax:
2231
2232 ::
2233
2234       token
2235
2236
2237
2238 .. _t_metadata:
2239
2240 Metadata Type
2241 ^^^^^^^^^^^^^
2242
2243 :Overview:
2244
2245 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2246 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2247
2248 :Syntax:
2249
2250 ::
2251
2252       metadata
2253
2254 .. _t_aggregate:
2255
2256 Aggregate Types
2257 ^^^^^^^^^^^^^^^
2258
2259 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2260 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2261 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2262 aggregate types.
2263
2264 .. _t_array:
2265
2266 Array Type
2267 """"""""""
2268
2269 :Overview:
2270
2271 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2272 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2273 elements) and an underlying data type.
2274
2275 :Syntax:
2276
2277 ::
2278
2279       [<# elements> x <elementtype>]
2280
2281 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2282 be any type with a size.
2283
2284 :Examples:
2285
2286 +------------------+--------------------------------------+
2287 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2288 +------------------+--------------------------------------+
2289 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2290 +------------------+--------------------------------------+
2291 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2292 +------------------+--------------------------------------+
2293
2294 Here are some examples of multidimensional arrays:
2295
2296 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2297 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2298 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2299 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2300 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2301 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2302 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2303
2304 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2305 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2306 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2307 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2308 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2309 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2310 example.
2311
2312 .. _t_struct:
2313
2314 Structure Type
2315 """"""""""""""
2316
2317 :Overview:
2318
2319 The structure type is used to represent a collection of data members
2320 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2321 a size.
2322
2323 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2324 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2325 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2326 '``insertvalue``' instructions.
2327
2328 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2329 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2330 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2331 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2332 required to match what the underlying code generator expects.
2333
2334 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2335 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2336 identified types are always defined at the top level with a name.
2337 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2338 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2339 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2340
2341 :Syntax:
2342
2343 ::
2344
2345       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2346       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2347
2348 :Examples:
2349
2350 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2351 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2352 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2353 | ``{ 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``.  |
2354 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2355 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2356 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2357
2358 .. _t_opaque:
2359
2360 Opaque Structure Types
2361 """"""""""""""""""""""
2362
2363 :Overview:
2364
2365 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2366 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2367 notion of a forward declared structure.
2368
2369 :Syntax:
2370
2371 ::
2372
2373       %X = type opaque
2374       %52 = type opaque
2375
2376 :Examples:
2377
2378 +--------------+-------------------+
2379 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2380 +--------------+-------------------+
2381
2382 .. _constants:
2383
2384 Constants
2385 =========
2386
2387 LLVM has several different basic types of constants. This section
2388 describes them all and their syntax.
2389
2390 Simple Constants
2391 ----------------
2392
2393 **Boolean constants**
2394     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2395     of the ``i1`` type.
2396 **Integer constants**
2397     Standard integers (such as '4') are constants of the
2398     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2399     integer types.
2400 **Floating point constants**
2401     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2402     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2403     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2404     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2405     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2406     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2407     point <t_floating>` type.
2408 **Null pointer constants**
2409     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2410     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2411
2412 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2413 floating point constants. For example, the form
2414 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2415 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2416 constants are required (and the only time that they are generated by the
2417 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2418 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2419 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2420 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2421 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2422
2423 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2424 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2425 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2426 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2427 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2428 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2429 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2430 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2431 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2432 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2433 will only work if they match the long double format on your target.
2434 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2435 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2436 (sign bit at the left).
2437
2438 There are no constants of type x86_mmx.
2439
2440 .. _complexconstants:
2441
2442 Complex Constants
2443 -----------------
2444
2445 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2446 constants and smaller complex constants.
2447
2448 **Structure constants**
2449     Structure constants are represented with notation similar to
2450     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2451     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2452     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2453     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2454     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2455     must match those specified by the type.
2456 **Array constants**
2457     Array constants are represented with notation similar to array type
2458     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2459     square brackets (``[]``)). For example:
2460     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2461     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2462     match those specified by the type. As a special case, character array
2463     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2464     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2465 **Vector constants**
2466     Vector constants are represented with notation similar to vector
2467     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2468     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2469     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2470     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2471     elements must match those specified by the type.
2472 **Zero initialization**
2473     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2474     value to zero of *any* type, including scalar and
2475     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2476     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2477     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2478 **Metadata node**
2479     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2480     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2481     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2482     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2483     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2484     information such as debug info.
2485
2486 Global Variable and Function Addresses
2487 --------------------------------------
2488
2489 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2490 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2491 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2492 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2493 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2494 file:
2495
2496 .. code-block:: llvm
2497
2498     @X = global i32 17
2499     @Y = global i32 42
2500     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2501
2502 .. _undefvalues:
2503
2504 Undefined Values
2505 ----------------
2506
2507 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2508 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2509 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2510 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2511
2512 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2513 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2514 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2515 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2516
2517 .. code-block:: llvm
2518
2519       %A = add %X, undef
2520       %B = sub %X, undef
2521       %C = xor %X, undef
2522     Safe:
2523       %A = undef
2524       %B = undef
2525       %C = undef
2526
2527 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2528 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2529
2530 .. code-block:: llvm
2531
2532       %A = or %X, undef
2533       %B = and %X, undef
2534     Safe:
2535       %A = -1
2536       %B = 0
2537     Unsafe:
2538       %A = undef
2539       %B = undef
2540
2541 These logical operations have bits that are not always affected by the
2542 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2543 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2544 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2545 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2546 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2547 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2548 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2549 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2550
2551 .. code-block:: llvm
2552
2553       %A = select undef, %X, %Y
2554       %B = select undef, 42, %Y
2555       %C = select %X, %Y, undef
2556     Safe:
2557       %A = %X     (or %Y)
2558       %B = 42     (or %Y)
2559       %C = %Y
2560     Unsafe:
2561       %A = undef
2562       %B = undef
2563       %C = undef
2564
2565 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2566 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2567 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2568 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2569 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2570 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2571 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2572
2573 .. code-block:: llvm
2574
2575       %A = xor undef, undef
2576
2577       %B = undef
2578       %C = xor %B, %B
2579
2580       %D = undef
2581       %E = icmp slt %D, 4
2582       %F = icmp gte %D, 4
2583
2584     Safe:
2585       %A = undef
2586       %B = undef
2587       %C = undef
2588       %D = undef
2589       %E = undef
2590       %F = undef
2591
2592 This example points out that two '``undef``' operands are not
2593 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2594 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2595 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2596 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2597 its value over its "live range". This is true because the variable
2598 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2599 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2600 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2601 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2602 uses with" concept would not hold.
2603
2604 .. code-block:: llvm
2605
2606       %A = fdiv undef, %X
2607       %B = fdiv %X, undef
2608     Safe:
2609       %A = undef
2610     b: unreachable
2611
2612 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2613 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2614 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2615 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2616 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2617 However, in the second example, we can make a more aggressive
2618 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2619 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2620 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2621 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2622 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2623 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2624
2625 .. code-block:: llvm
2626
2627     a:  store undef -> %X
2628     b:  store %X -> undef
2629     Safe:
2630     a: <deleted>
2631     b: unreachable
2632
2633 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2634 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2635 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2636 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2637 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2638
2639 .. _poisonvalues:
2640
2641 Poison Values
2642 -------------
2643
2644 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2645 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2646 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2647 that results in undefined behavior.
2648
2649 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2650 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2651 the ``nsw`` flag.
2652
2653 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2654
2655 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2656 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2657    their dynamic predecessor basic block.
2658 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2659    in the dynamic callers of their functions.
2660 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2661    instructions that dynamically transfer control back to them.
2662 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2663    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2664    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2665 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2666    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2667    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2668    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2669 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2670    most recent preceding instruction with externally visible side
2671    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2672    operations <volatile>`.)
2673 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2674    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2675    multiple successors and the instruction is always executed when
2676    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2677    when control is transferred to another.
2678 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2679    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2680    be different if the terminator had transferred control to a different
2681    successor.
2682 -  Dependence is transitive.
2683
2684 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2685 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2686 on a poison value has undefined behavior.
2687
2688 Here are some examples:
2689
2690 .. code-block:: llvm
2691
2692     entry:
2693       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2694       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2695       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2696       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2697
2698       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2699       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2700
2701       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2702
2703       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2704       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2705       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2706       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2707
2708       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2709       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2710
2711     true:
2712       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2713                                            ; it has undefined behavior.
2714       br label %end
2715
2716     end:
2717       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2718                                            ; Both edges into this PHI are
2719                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2720                                            ; always results in a poison value.
2721
2722       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2723                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2724                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2725
2726       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2727                                            ; The same branch again, but this time the
2728                                            ; true block doesn't have side effects.
2729
2730     second_true:
2731       ; No side effects!
2732       ret void
2733
2734     second_end:
2735       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2736                                            ; on the store in %end. Also, it is
2737                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2738                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2739                                            ; behavior in this example).
2740
2741 .. _blockaddress:
2742
2743 Addresses of Basic Blocks
2744 -------------------------
2745
2746 ``blockaddress(@function, %block)``
2747
2748 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2749 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2750 Taking the address of the entry block is illegal.
2751
2752 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2753 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2754 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2755 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2756 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2757 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2758 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2759 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2760 instruction.
2761
2762 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2763 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2764
2765 .. _constantexprs:
2766
2767 Constant Expressions
2768 --------------------
2769
2770 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2771 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2772 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2773 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2774 The following is the syntax for constant expressions:
2775
2776 ``trunc (CST to TYPE)``
2777     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2778     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2779 ``zext (CST to TYPE)``
2780     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2781     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2782 ``sext (CST to TYPE)``
2783     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2784     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2785 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2786     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2787     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2788     must be floating point.
2789 ``fpext (CST to TYPE)``
2790     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2791     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2792     floating point.
2793 ``fptoui (CST to TYPE)``
2794     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2795     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2796     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2797     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2798     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2799 ``fptosi (CST to TYPE)``
2800     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2801     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2802     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2803     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2804     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2805 ``uitofp (CST to TYPE)``
2806     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2807     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2808     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2809     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2810     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2811 ``sitofp (CST to TYPE)``
2812     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2813     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2814     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2815     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2816     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2817 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2818     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2819     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2820     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2821     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2822 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2823     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2824     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2825     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2826     This one is *really* dangerous!
2827 ``bitcast (CST to TYPE)``
2828     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2829     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2830     instruction <i_bitcast>`.
2831 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2832     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2833     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2834     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2835 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2836     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2837     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2838     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2839     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2840 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2841     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2842 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2843     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2844 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2845     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2846 ``extractelement (VAL, IDX)``
2847     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2848     constants.
2849 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2850     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2851     constants.
2852 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2853     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2854     constants.
2855 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2856     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2857     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2858     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2859     least one index value must be specified.
2860 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2861     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2862     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2863     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2864     value must be specified.
2865 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2866     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2867     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2868     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2869     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2870     operations on floating point values are allowed).
2871
2872 Other Values
2873 ============
2874
2875 .. _inlineasmexprs:
2876
2877 Inline Assembler Expressions
2878 ----------------------------
2879
2880 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2881 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2882 represents the inline assembler as a template string (containing the
2883 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2884 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2885 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2886 stack conservatively.
2887
2888 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2889 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2890 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2891 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2892 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2893
2894 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2895 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2896 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2897 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2898 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2899 syntax known to LLVM.
2900
2901 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2902 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2903 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2904 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2905 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2906 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2907 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2908 assembly.
2909
2910 An example inline assembler expression is:
2911
2912 .. code-block:: llvm
2913
2914     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2915
2916 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2917 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2918 Thus, typically we have:
2919
2920 .. code-block:: llvm
2921
2922     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2923
2924 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2925 marked as having side effects. This is done through the use of the
2926 '``sideeffect``' keyword, like so:
2927
2928 .. code-block:: llvm
2929
2930     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2931
2932 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2933 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2934 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2935 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2936 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2937 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2938
2939 .. code-block:: llvm
2940
2941     call void asm alignstack "eieio", ""()
2942
2943 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2944 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2945 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2946 the only supported dialects. An example is:
2947
2948 .. code-block:: llvm
2949
2950     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2951
2952 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2953 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2954 keyword last.
2955
2956 Inline Asm Constraint String
2957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2958
2959 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2960 more constraint codes.
2961
2962 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2963 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2964 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2965 second, etc.
2966
2967 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2968 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2969 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2970 clobbers. They cannot be intermingled.
2971
2972 There are also three different categories of constraint codes:
2973
2974 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2975   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2976   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2977 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2978   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2979   modes used by the target.
2980 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2981   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2982   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2983   proper range for the instruction you wish to use it with.
2984
2985 Output constraints
2986 """"""""""""""""""
2987
2988 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2989 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2990 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2991 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2992 below about indirect outputs).
2993
2994 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2995 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2996 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2997 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2998 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2999 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3000 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3001 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3002 output).
3003
3004 Input constraints
3005 """""""""""""""""
3006
3007 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3008 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3009 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3010 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3011 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3012 contain the same value.
3013
3014 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3015 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3016 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3017 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3018 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3019 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3020 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3021 constraint).
3022
3023 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3024 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3025 (even when the other input has the same value).
3026
3027 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3028 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3029
3030 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3031 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3032 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3033 registers, and all of them passed to the inline asm.
3034
3035 However, this feature is often not as useful as you might think.
3036
3037 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3038 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3039 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3040 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3041 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3042 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3043
3044 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3045 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3046 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3047 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3048 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3049 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3050 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3051 use)
3052
3053 Indirect inputs and outputs
3054 """""""""""""""""""""""""""
3055
3056 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3057 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3058 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3059 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3060 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3061 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3062 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3063 memory location, instead of just read from it).
3064
3065 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3066 address of a variable as a value.
3067
3068 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3069 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3070 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3071 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3072 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3073 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3074 optimization passes. I would recommend not using it.)
3075
3076
3077 Clobber constraints
3078 """""""""""""""""""
3079
3080 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3081 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3082 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3083 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3084 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3085 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3086 output.
3087
3088
3089 Constraint Codes
3090 """"""""""""""""
3091 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3092
3093 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3094 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3095 (e.g. "``{eax}``").
3096
3097 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3098 GCC's constraint codes.
3099
3100 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3101 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3102 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3103
3104 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3105 inline asm constraint list:
3106
3107 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3108    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3109    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3110    constraint list.
3111
3112 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3113    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3114    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3115    constraint list will be chosen together.
3116
3117 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3118 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3119 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3120 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3121
3122 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3123 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3124 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3125 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3126 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3127 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3128 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3129 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3130 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3131 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3132 intended.)
3133
3134 Supported Constraint Code List
3135 """"""""""""""""""""""""""""""
3136
3137 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3138 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3139 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3140 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3141
3142 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3143
3144 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3145 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3146   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3147   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3148 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3149   immediate, or a relocatable value.
3150 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3151 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3152 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3153   useful to pass a label for an asm branch or call.
3154
3155   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3156      block without telling llvm about the control transfer???)
3157
3158 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3159
3160 Other constraints are target-specific:
3161
3162 AArch64:
3163
3164 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3165 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3166   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3167 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3168   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3169 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3170   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3171 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3172   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3173 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3174   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3175   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3176   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3177 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3178   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3179 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3180   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3181   well.)
3182 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3183 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3184 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3185
3186 AMDGPU:
3187
3188 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3189 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3190 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3191
3192
3193 All ARM modes:
3194
3195 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3196   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3197
3198 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3199
3200 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3201 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3202 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3203 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3204   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3205   print the inverted value).
3206 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3207   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3208   value).
3209 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3210 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3211 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3212 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3213 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3214   as ``r``.
3215 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3216   invalid.
3217 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3218   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3219 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3220   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3221 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3222   ``s0-s31``.
3223
3224 ARM's Thumb1 mode:
3225
3226 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3227 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3228 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3229   some amount.
3230 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3231 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3232 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3233 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3234 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3235 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3236 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3237 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3238   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3239 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3240   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3241 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3242   ``s0-s31``.
3243
3244
3245 Hexagon:
3246
3247 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3248   at the moment.
3249 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3250
3251 MSP430:
3252
3253 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3254
3255 MIPS:
3256
3257 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3258 - ``J``: An immediate integer zero.
3259 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3260 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3261 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3262 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3263 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3264 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3265   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3266 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3267   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3268   ``m``.
3269 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3270   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3271 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3272 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3273   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3274   argument modifier for compatibility with GCC.
3275 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3276   ``25``).
3277 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3278 - ``x``: Invalid.
3279
3280 NVPTX:
3281
3282 - ``b``: A 1-bit integer register.
3283 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3284 - ``r``: A 32-bit integer register.
3285 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3286 - ``f``: A 32-bit float register.
3287 - ``d``: A 64-bit float register.
3288
3289
3290 PowerPC:
3291
3292 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3293 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3294 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3295 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3296 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3297 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3298 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3299 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3300   constant.
3301 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3302   treated the same as ``m``.
3303 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3304 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3305   ``R1-R31``).
3306 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3307   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3308 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3309   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3310   altivec vector register (``V0-V31``).
3311
3312   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3313      is supposed to only use the altivec vector registers?
3314
3315 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3316 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3317 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3318   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3319 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3320   set.
3321
3322 Sparc:
3323
3324 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3325 - ``r``: A 32-bit integer register.
3326
3327 SystemZ:
3328
3329 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3330 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3331 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3332 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3333 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3334 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3335   ``m``, at the moment.
3336 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3337 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3338   address context evaluates as zero).
3339 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3340   (LLVM-specific)
3341 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3342
3343 X86:
3344
3345 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3346 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3347 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3348 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3349   0xffffffff.
3350 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3351 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3352 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3353 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3354 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3355 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3356 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3357   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3358   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3359 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3360   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3361 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3362 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3363   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3364 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3365 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3366 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3367   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3368   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3369   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3370 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3371 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3372   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3373   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3374   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3375   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3376   statement.
3377
3378 XCore:
3379
3380 - ``r``: A 32-bit integer register.
3381
3382
3383 .. _inline-asm-modifiers:
3384
3385 Asm template argument modifiers
3386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3387
3388 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3389 "``${0:n}``".
3390
3391 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3392 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3393 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3394 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3395
3396 Target-independent:
3397
3398 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3399   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3400 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3401   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3402 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3403   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3404
3405 AArch64:
3406
3407 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3408   instead of ``x30``, print ``w30``.
3409 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3410 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3411   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3412   ``v*``.
3413
3414 AMDGPU:
3415
3416 - ``r``: No effect.
3417
3418 ARM:
3419
3420 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3421   register).
3422 - ``P``: No effect.
3423 - ``q``: No effect.
3424 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3425   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3426 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3427   prefix.
3428 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3429 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3430   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3431 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3432   register of a two-register operand.
3433 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3434   register of a two-register operand.
3435 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3436   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3437   to ``R``.)
3438
3439   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3440      of a two-register operand.
3441
3442 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3443 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3444 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3445   adornment.
3446
3447 Hexagon:
3448
3449 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3450   has been allocated consecutively to the first.
3451
3452   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3453      nothing that ensures that happens, is there?
3454
3455 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3456   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3457
3458 MSP430:
3459
3460 No additional modifiers.
3461
3462 MIPS:
3463
3464 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3465 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3466 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3467 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3468 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3469 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3470   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3471
3472   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3473
3474 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3475   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3476
3477   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3478
3479 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3480   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3481   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3482   ``M``.)
3483 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3484   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3485   constraint.
3486
3487 NVPTX:
3488
3489 - ``r``: No effect.
3490
3491 PowerPC:
3492
3493 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3494   has been allocated consecutively to the first.
3495
3496   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3497      nothing that ensures that happens, is there?
3498
3499 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3500   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3501 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3502   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3503 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3504   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3505   always print nothing)
3506 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3507   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3508
3509 Sparc:
3510
3511 - ``r``: No effect.
3512
3513 SystemZ:
3514
3515 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3516 target-independent modifiers.
3517
3518 X86:
3519
3520 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3521   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3522 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3523 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3524   operand.
3525 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3526   memory operand.
3527 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3528   operand.
3529 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3530   operand.
3531 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3532   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3533 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3534   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3535   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3536   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3537 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3538 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3539   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3540
3541 XCore:
3542
3543 No additional modifiers.
3544
3545
3546 Inline Asm Metadata
3547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3548
3549 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3550 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3551 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3552 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3553 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3554 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3555 it. For example:
3556
3557 .. code-block:: llvm
3558
3559     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3560     ...
3561     !42 = !{ i32 1234567 }
3562
3563 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3564 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3565 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3566 occurs on.
3567
3568 .. _metadata:
3569
3570 Metadata
3571 ========
3572
3573 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3574 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3575 code generator. One example application of metadata is source-level
3576 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3577
3578 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3579 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3580
3581 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3582
3583 .. _metadata-string:
3584
3585 Metadata Nodes and Metadata Strings
3586 -----------------------------------
3587
3588 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3589 contain any character by escaping non-printable characters with
3590 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3591 "``!"test\00"``".
3592
3593 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3594 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3595 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3596 their operand. For example:
3597
3598 .. code-block:: llvm
3599
3600     !{ !"test\00", i32 10}
3601
3602 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3603
3604 .. code-block:: llvm
3605
3606     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3607
3608 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3609 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3610 when metadata operands change.
3611
3612 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3613 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3614 example:
3615
3616 .. code-block:: llvm
3617
3618     !foo = !{!4, !3}
3619
3620 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3621 function is using two metadata arguments:
3622
3623 .. code-block:: llvm
3624
3625     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3626
3627 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3628 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3629
3630 .. code-block:: llvm
3631
3632     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3633
3634 More information about specific metadata nodes recognized by the
3635 optimizers and code generator is found below.
3636
3637 .. _specialized-metadata:
3638
3639 Specialized Metadata Nodes
3640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3641
3642 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3643 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3644 order.
3645
3646 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3647 metadata nodes are related to debug info.
3648
3649 .. _DICompileUnit:
3650
3651 DICompileUnit
3652 """""""""""""
3653
3654 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3655 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3656 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3657 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3658 references to them from instructions).
3659
3660 .. code-block:: llvm
3661
3662     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3663                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3664                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3665                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3666                         globals: !5, imports: !6)
3667
3668 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3669 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3670 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3671 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3672 entities (declarations and namespaces).
3673
3674 .. _DIFile:
3675
3676 DIFile
3677 """"""
3678
3679 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3684
3685 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3686 for ``file:`` fields.
3687
3688 .. _DIBasicType:
3689
3690 DIBasicType
3691 """""""""""
3692
3693 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3694 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3695
3696 .. code-block:: llvm
3697
3698     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3699                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3700     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3701
3702 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3703 following:
3704
3705 .. code-block:: llvm
3706
3707   DW_ATE_address       = 1
3708   DW_ATE_boolean       = 2
3709   DW_ATE_float         = 4
3710   DW_ATE_signed        = 5
3711   DW_ATE_signed_char   = 6
3712   DW_ATE_unsigned      = 7
3713   DW_ATE_unsigned_char = 8
3714
3715 .. _DISubroutineType:
3716
3717 DISubroutineType
3718 """"""""""""""""
3719
3720 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3721 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3722 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3723 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3724
3725 .. code-block:: llvm
3726
3727     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3728     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3729     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3730
3731 .. _DIDerivedType:
3732
3733 DIDerivedType
3734 """""""""""""
3735
3736 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3737 qualified types.
3738
3739 .. code-block:: llvm
3740
3741     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3742                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3743     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3744                         align: 32)
3745
3746 The following ``tag:`` values are valid:
3747
3748 .. code-block:: llvm
3749
3750   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3751   DW_TAG_member             = 13
3752   DW_TAG_pointer_type       = 15
3753   DW_TAG_reference_type     = 16
3754   DW_TAG_typedef            = 22
3755   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3756   DW_TAG_const_type         = 38
3757   DW_TAG_volatile_type      = 53
3758   DW_TAG_restrict_type      = 55
3759
3760 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3761 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3762 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3763 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3764 argument of a subprogram.
3765
3766 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3767
3768 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3769 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3770 ``baseType:``.
3771
3772 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3773
3774 .. _DICompositeType:
3775
3776 DICompositeType
3777 """""""""""""""
3778
3779 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3780 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3781
3782 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3783 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3784 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3785 <metadata-string>` that matches their identifier.
3786
3787 .. code-block:: llvm
3788
3789     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3790     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3791     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3792     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3793                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3794                           elements: !{!0, !1, !2})
3795
3796 The following ``tag:`` values are valid:
3797
3798 .. code-block:: llvm
3799
3800   DW_TAG_array_type       = 1
3801   DW_TAG_class_type       = 2
3802   DW_TAG_enumeration_type = 4
3803   DW_TAG_structure_type   = 19
3804   DW_TAG_union_type       = 23
3805   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3806   DW_TAG_inheritance      = 28
3807
3808
3809 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3810 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3811 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3812 array type is a native packed vector.
3813
3814 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3815 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3816 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3817 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3818
3819 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3820 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3821 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3822
3823 .. _DISubrange:
3824
3825 DISubrange
3826 """"""""""
3827
3828 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3829 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3830
3831 .. code-block:: llvm
3832
3833     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3834     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3835     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3836
3837 .. _DIEnumerator:
3838
3839 DIEnumerator
3840 """"""""""""
3841
3842 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3843 variants of :ref:`DICompositeType`.
3844
3845 .. code-block:: llvm
3846
3847     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3848     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3849     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3850
3851 DITemplateTypeParameter
3852 """""""""""""""""""""""
3853
3854 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3855 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3856 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3857
3858 .. code-block:: llvm
3859
3860     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3861
3862 DITemplateValueParameter
3863 """"""""""""""""""""""""
3864
3865 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3866 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3867 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3868 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3869 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3870
3871 .. code-block:: llvm
3872
3873     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3874
3875 DINamespace
3876 """""""""""
3877
3878 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3879
3880 .. code-block:: llvm
3881
3882     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3883
3884 DIGlobalVariable
3885 """"""""""""""""
3886
3887 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3888
3889 .. code-block:: llvm
3890
3891     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3892                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3893                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3894                            declaration: !4)
3895
3896 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3897 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3898
3899 .. _DISubprogram:
3900
3901 DISubprogram
3902 """"""""""""
3903
3904 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3905 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3906 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3907 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3908
3909 .. code-block:: llvm
3910
3911     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3912                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3913                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3914                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3915                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3916                        function: void ()* @_Z3foov,
3917                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3918
3919 .. _DILexicalBlock:
3920
3921 DILexicalBlock
3922 """"""""""""""
3923
3924 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3925 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
3926 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3927 fields.
3928
3929 .. code-block:: llvm
3930
3931     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3932
3933 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3934 operands.
3935
3936 .. _DILexicalBlockFile:
3937
3938 DILexicalBlockFile
3939 """"""""""""""""""
3940
3941 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3942 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3943 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3944 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3945
3946 .. code-block:: llvm
3947
3948     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3949     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3950     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3951
3952 .. _DILocation:
3953
3954 DILocation
3955 """"""""""
3956
3957 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3958 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3959 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3960
3961 .. code-block:: llvm
3962
3963     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3964
3965 .. _DILocalVariable:
3966
3967 DILocalVariable
3968 """""""""""""""
3969
3970 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3971 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3972 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3973 :ref:`DISubprogram`.
3974
3975 .. code-block:: llvm
3976
3977     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3978                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3979     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3980                           type: !3)
3981     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3982
3983 DIExpression
3984 """"""""""""
3985
3986 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3987 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3988 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3989 variable.
3990
3991 The current supported vocabulary is limited:
3992
3993 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3994 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3995 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3996   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3997
3998 .. code-block:: llvm
3999
4000     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4001     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4002     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4003     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4004
4005 DIObjCProperty
4006 """"""""""""""
4007
4008 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4009
4010 .. code-block:: llvm
4011
4012     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4013                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4014
4015 DIImportedEntity
4016 """"""""""""""""
4017
4018 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4019 compile unit.
4020
4021 .. code-block:: llvm
4022
4023    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4024                           entity: !1, line: 7)
4025
4026 '``tbaa``' Metadata
4027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4028
4029 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4030 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4031 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4032 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4033 custom alias analysis behavior for other languages.
4034
4035 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4036 to three fields, e.g.:
4037
4038 .. code-block:: llvm
4039
4040     !0 = !{ !"an example type tree" }
4041     !1 = !{ !"int", !0 }
4042     !2 = !{ !"float", !0 }
4043     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4044
4045 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4046 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4047 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4048 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4049 common names.
4050
4051 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4052 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4053 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4054 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4055 from multiple front-ends is handled conservatively.
4056
4057 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4058 indicates that the type is "constant" (meaning
4059 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4060 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4061
4062 '``tbaa.struct``' Metadata
4063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4064
4065 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4066 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4067 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4068 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4069 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4070 of the aggregate.
4071
4072 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4073 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4074
4075 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4076 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4077 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4078 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4079 its tbaa tag. e.g.:
4080
4081 .. code-block:: llvm
4082
4083     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4084
4085 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4086 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4087 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4088
4089 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4090 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4091 does not carry useful data and need not be preserved.
4092
4093 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4095
4096 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4097 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4098 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4099 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4100 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4101 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4102 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4103 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4104 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4105 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4106 alias.
4107
4108 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4109 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4110 string then it can be combined across functions and translation units. A
4111 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4112 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4113
4114 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4115 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4116 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4117 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4118 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4119 optionally be provided as a third list entry.
4120
4121 For example,
4122
4123 .. code-block:: llvm
4124
4125     ; Two scope domains:
4126     !0 = !{!0}
4127     !1 = !{!1}
4128
4129     ; Some scopes in these domains:
4130     !2 = !{!2, !0}
4131     !3 = !{!3, !0}
4132     !4 = !{!4, !1}
4133
4134     ; Some scope lists:
4135     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4136     !6 = !{!4, !3, !2}
4137     !7 = !{!3}
4138
4139     ; These two instructions don't alias:
4140     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4141     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4142
4143     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4144     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4145     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4146     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4147
4148     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4149     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4150     ; !alias.scope list):
4151     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4152     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4153
4154 '``fpmath``' Metadata
4155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4156
4157 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4158 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4159 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4160 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4161 it. ULP is defined as follows:
4162
4163     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4164     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4165     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4166     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4167     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4168
4169 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4170 number representing the maximum relative error, for example:
4171
4172 .. code-block:: llvm
4173
4174     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4175
4176 .. _range-metadata:
4177
4178 '``range``' Metadata
4179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4180
4181 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4182 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4183 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4184 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4185 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4186 pair. Each pair has the following properties:
4187
4188 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4189 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4190 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4191 -  The range is allowed to wrap.
4192 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4193    ``a!=b``.
4194
4195 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4196 they must be non-contiguous.
4197
4198 Examples:
4199
4200 .. code-block:: llvm
4201
4202       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4203       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4204       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4205       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4206              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4207     ...
4208     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4209     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4210     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4211     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4212
4213 '``unpredictable``' Metadata
4214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4215
4216 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4217 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4218 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4219 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4220 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4221 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4222
4223 '``llvm.loop``'
4224 ^^^^^^^^^^^^^^^
4225
4226 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4227 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4228 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4229 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4230 specified with the name ``llvm.loop``.
4231
4232 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4233 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4234 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4235 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4236 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4237 constructs:
4238
4239 .. code-block:: llvm
4240
4241     !0 = !{!0}
4242     !1 = !{!1}
4243
4244 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4245 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4246 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4247 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4248
4249 .. code-block:: llvm
4250
4251       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4252     ...
4253     !0 = !{!0, !1}
4254     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4255
4256 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4258
4259 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4260 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4261 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4262 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4263 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4264 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4265 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4266 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4267 in determining the safety of these transformations.
4268
4269 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4271
4272 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4273 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4274 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4275 example:
4276
4277 .. code-block:: llvm
4278
4279    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4280
4281 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4282 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4283 then the interleave count will be determined automatically.
4284
4285 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4287
4288 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4289 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4290 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4291 0 disables vectorization:
4292
4293 .. code-block:: llvm
4294
4295    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4296    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4297
4298 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4299 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4300
4301 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4302 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4303 operand is an integer specifying the width. For example:
4304
4305 .. code-block:: llvm
4306
4307    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4308
4309 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4310 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4311 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4312 determined automatically.
4313
4314 '``llvm.loop.unroll``'
4315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4316
4317 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4318 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4319 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4320 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4321 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4322 optimizer believes it is safe to do so.
4323
4324 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4325 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4326
4327 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4328 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4329 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4330 example:
4331
4332 .. code-block:: llvm
4333
4334    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4335
4336 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4337 will be partially unrolled.
4338
4339 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4340 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4341
4342 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4343 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4344
4345 .. code-block:: llvm
4346
4347    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4348
4349 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4351
4352 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4353 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4354
4355 .. code-block:: llvm
4356
4357    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4358
4359 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4361
4362 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4363 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4364 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4365 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4366
4367 .. code-block:: llvm
4368
4369    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4370
4371 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4372 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4373
4374 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4375 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4376 For example:
4377
4378 .. code-block:: llvm
4379
4380    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4381
4382 '``llvm.mem``'
4383 ^^^^^^^^^^^^^^^
4384
4385 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4386 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4387
4388 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4390
4391 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4392 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4393 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4394 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4395 with the same loop identifier.
4396
4397 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4398 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4399 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4400 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4401 ``L2``.
4402
4403 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4404 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4405 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4406 loop.
4407
4408 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4409 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4410 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4411 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4412 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4413 insert new memory instructions into the loop body).
4414
4415 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4416 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4417 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4418
4419 .. code-block:: llvm
4420
4421    for.body:
4422      ...
4423      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4424      ...
4425      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4426      ...
4427      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4428
4429    for.end:
4430    ...
4431    !0 = !{!0}
4432
4433 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4434 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4435 the loop identifier metadata node directly:
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439    outer.for.body:
4440      ...
4441      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4442      ...
4443      br label %inner.for.body
4444
4445    inner.for.body:
4446      ...
4447      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4448      ...
4449      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4450      ...
4451      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4452
4453    inner.for.end:
4454      ...
4455      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4456      ...
4457      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4458
4459    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4460    ...
4461    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4462    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4463    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4464
4465 '``llvm.bitsets``'
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4469 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4470
4471 '``invariant.group``' Metadata
4472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4473
4474 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4475 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4476 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4477 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4478 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4479 when two pointers are considered the same).
4480
4481 Examples:
4482
4483 .. code-block:: llvm
4484
4485    @unknownPtr = external global i8
4486    ...
4487    %ptr = alloca i8
4488    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4489    call void @foo(i8* %ptr)
4490    
4491    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4492    call void @foo(i8* %ptr)
4493    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4494   
4495    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4496    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4497    
4498    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4499    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4500    
4501    call void @foo(i8* %ptr)
4502    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4503    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4504    
4505    ...
4506    declare void @foo(i8*)
4507    declare i8* @getPointer(i8*)
4508    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4509    
4510    !0 = !{!"magic ptr"}
4511    !1 = !{!"other ptr"}
4512
4513
4514
4515 Module Flags Metadata
4516 =====================
4517
4518 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4519 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4520 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4521 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4522 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4523 look it up.
4524
4525 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4526 Each triplet has the following form:
4527
4528 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4529    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4530    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4531    described below.
4532 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4533    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4534    including entries with the **Require** behavior).
4535 -  The third element is the value of the flag.
4536
4537 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4538 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4539 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4540 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4541 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4542 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4543
4544 The following behaviors are supported:
4545
4546 .. list-table::
4547    :header-rows: 1
4548    :widths: 10 90
4549
4550    * - Value
4551      - Behavior
4552
4553    * - 1
4554      - **Error**
4555            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4556            is that of the operands.
4557
4558    * - 2
4559      - **Warning**
4560            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4561            operand for the flag from the first module being linked.
4562
4563    * - 3
4564      - **Require**
4565            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4566            specified value after linking is performed. The value must be a
4567            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4568            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4569            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4570            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4571            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4572
4573    * - 4
4574      - **Override**
4575            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4576            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4577            differ, an error will be emitted.
4578
4579    * - 5
4580      - **Append**
4581            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4582
4583    * - 6
4584      - **AppendUnique**
4585            Appends the two values, which are required to be metadata
4586            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4587            during the append operation.
4588
4589 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4590 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4591 value) or **Override**.
4592
4593 An example of module flags:
4594
4595 .. code-block:: llvm
4596
4597     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4598     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4599     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4600     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4601       !{
4602         !"foo", i32 1
4603       }
4604     }
4605     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4606
4607 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4608    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4609    values are not equal.
4610
4611 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4612    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4613    '37'.
4614
4615 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4616    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4617    warning if their values are not equal.
4618
4619 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4620
4621    ::
4622
4623        !{ !"foo", i32 1 }
4624
4625    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4626    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4627    performed.
4628
4629 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4630 ----------------------------------------------------
4631
4632 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4633 collection in a special section called "image info". The metadata
4634 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4635 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4636 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4637 be merged rather than appended together.
4638
4639 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4640 following key-value pairs:
4641
4642 .. list-table::
4643    :header-rows: 1
4644    :widths: 30 70
4645
4646    * - Key
4647      - Value
4648
4649    * - ``Objective-C Version``
4650      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4651
4652    * - ``Objective-C Image Info Version``
4653      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4654        always 0.
4655
4656    * - ``Objective-C Image Info Section``
4657      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4658        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4659        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4660        Objective-C ABI version 2.
4661
4662    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4663      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4664        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4665        collection supported.
4666
4667    * - ``Objective-C GC Only``
4668      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4669        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4670        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4671
4672 Some important flag interactions:
4673
4674 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4675    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4676    2, then the resulting module has the
4677    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4678 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4679    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4680
4681 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4682 --------------------------------------------
4683
4684 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4685 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4686 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4687 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4688
4689 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4690 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4691 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4692 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4693 list of metadata strings defining linker options.
4694
4695 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4696 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4697 framework::
4698
4699     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4700        !{
4701           !{ !"-lz" },
4702           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4703     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4704
4705 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4706 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4707 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4708 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4709 assembly writer or object file emitter.
4710
4711 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4712 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4713 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4714
4715 C type width Module Flags Metadata
4716 ----------------------------------
4717
4718 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4719 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4720 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4721 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4722 width.
4723
4724 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4725 flags metadata, using the following key-value pairs:
4726
4727 .. list-table::
4728    :header-rows: 1
4729    :widths: 30 70
4730
4731    * - Key
4732      - Value
4733
4734    * - short_wchar
4735      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4736        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4737
4738    * - short_enum
4739      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4740        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4741          represent all of its values.
4742
4743 For example, the following metadata section specifies that the module was
4744 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4745 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4746
4747     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4748     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4749     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4750
4751 .. _intrinsicglobalvariables:
4752
4753 Intrinsic Global Variables
4754 ==========================
4755
4756 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4757 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4758 All globals of this sort should have a section specified as
4759 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4760 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4761
4762 .. _gv_llvmused:
4763
4764 The '``llvm.used``' Global Variable
4765 -----------------------------------
4766
4767 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4768 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4769 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4770 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4771 use of it is:
4772
4773 .. code-block:: llvm
4774
4775     @X = global i8 4
4776     @Y = global i32 123
4777
4778     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4779        i8* @X,
4780        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4781     ], section "llvm.metadata"
4782
4783 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4784 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4785 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4786 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4787 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4788 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4789 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4790
4791 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4792 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4793 molesting the symbol.
4794
4795 .. _gv_llvmcompilerused:
4796
4797 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4798 --------------------------------------------
4799
4800 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4801 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4802 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4803 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4804 by ``@llvm.used``.
4805
4806 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4807 and should not be exposed to source languages.
4808
4809 .. _gv_llvmglobalctors:
4810
4811 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4812 -------------------------------------------
4813
4814 .. code-block:: llvm
4815
4816     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4817     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4818
4819 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4820 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4821 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4822 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4823 functions with the same priority is not defined.
4824
4825 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4826 or function, the initializer function will only run if the associated
4827 data from the current module is not discarded.
4828
4829 .. _llvmglobaldtors:
4830
4831 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4832 -------------------------------------------
4833
4834 .. code-block:: llvm
4835
4836     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4837     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4838
4839 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4840 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4841 The functions referenced by this array will be called in descending
4842 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4843 order of functions with the same priority is not defined.
4844
4845 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4846 or function, the destructor function will only run if the associated
4847 data from the current module is not discarded.
4848
4849 Instruction Reference
4850 =====================
4851
4852 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4853 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4854 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4855 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4856 :ref:`other instructions <otherops>`.
4857
4858 .. _terminators:
4859
4860 Terminator Instructions
4861 -----------------------
4862
4863 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4864 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4865 block should be executed after the current block is finished. These
4866 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4867 control flow, not values (the one exception being the
4868 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4869
4870 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4871 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4872 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4873 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4874 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4875 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4876 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
4877 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4878 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4879 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4880
4881 .. _i_ret:
4882
4883 '``ret``' Instruction
4884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4885
4886 Syntax:
4887 """""""
4888
4889 ::
4890
4891       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4892       ret void                 ; Return from void function
4893
4894 Overview:
4895 """""""""
4896
4897 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4898 a value) from a function back to the caller.
4899
4900 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4901 value and then causes control flow, and one that just causes control
4902 flow to occur.
4903
4904 Arguments:
4905 """"""""""
4906
4907 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4908 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4909 class <t_firstclass>`' type.
4910
4911 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4912 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4913 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4914 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4915 value.
4916
4917 Semantics:
4918 """"""""""
4919
4920 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4921 the calling function's context. If the caller is a
4922 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4923 instruction after the call. If the caller was an
4924 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4925 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4926 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4927 value.
4928
4929 Example:
4930 """"""""
4931
4932 .. code-block:: llvm
4933
4934       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4935       ret void                        ; Return from a void function
4936       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4937
4938 .. _i_br:
4939
4940 '``br``' Instruction
4941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4942
4943 Syntax:
4944 """""""
4945
4946 ::
4947
4948       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4949       br label <dest>          ; Unconditional branch
4950
4951 Overview:
4952 """""""""
4953
4954 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4955 different basic block in the current function. There are two forms of
4956 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4957 unconditional branch.
4958
4959 Arguments:
4960 """"""""""
4961
4962 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4963 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4964 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4965
4966 Semantics:
4967 """"""""""
4968
4969 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4970 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4971 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4972 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4973
4974 Example:
4975 """"""""
4976
4977 .. code-block:: llvm
4978
4979     Test:
4980       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4981       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4982     IfEqual:
4983       ret i32 1
4984     IfUnequal:
4985       ret i32 0
4986
4987 .. _i_switch:
4988
4989 '``switch``' Instruction
4990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4991
4992 Syntax:
4993 """""""
4994
4995 ::
4996
4997       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4998
4999 Overview:
5000 """""""""
5001
5002 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5003 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5004 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5005 destinations.
5006
5007 Arguments:
5008 """"""""""
5009
5010 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5011 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5012 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5013 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5014
5015 Semantics:
5016 """"""""""
5017
5018 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5019 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5020 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5021 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5022 to the default destination.
5023
5024 Implementation:
5025 """""""""""""""
5026
5027 Depending on properties of the target machine and the particular
5028 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5029 different ways. For example, it could be generated as a series of
5030 chained conditional branches or with a lookup table.
5031
5032 Example:
5033 """"""""
5034
5035 .. code-block:: llvm
5036
5037      ; Emulate a conditional br instruction
5038      %Val = zext i1 %value to i32
5039      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5040
5041      ; Emulate an unconditional br instruction
5042      switch i32 0, label %dest [ ]
5043
5044      ; Implement a jump table:
5045      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5046                                          i32 1, label %onone
5047                                          i32 2, label %ontwo ]
5048
5049 .. _i_indirectbr:
5050
5051 '``indirectbr``' Instruction
5052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5053
5054 Syntax:
5055 """""""
5056
5057 ::
5058
5059       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5060
5061 Overview:
5062 """""""""
5063
5064 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5065 label within the current function, whose address is specified by
5066 "``address``". Address must be derived from a
5067 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5068
5069 Arguments:
5070 """"""""""
5071
5072 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5073 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5074 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5075 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5076
5077 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5078 accurate understanding of the CFG.
5079
5080 Semantics:
5081 """"""""""
5082
5083 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5084 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5085 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5086 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5087
5088 Implementation:
5089 """""""""""""""
5090
5091 This is typically implemented with a jump through a register.
5092
5093 Example:
5094 """"""""
5095
5096 .. code-block:: llvm
5097
5098      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5099
5100 .. _i_invoke:
5101
5102 '``invoke``' Instruction
5103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5104
5105 Syntax:
5106 """""""
5107
5108 ::
5109
5110       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5111                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5112
5113 Overview:
5114 """""""""
5115
5116 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5117 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5118 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5119 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5120 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5121 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5122 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5123 nearest "exception" label.
5124
5125 The '``exception``' label is a `landing
5126 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5127 '``exception``' label is required to have the
5128 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5129 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5130 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5131 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5132 instruction, so that the important information contained within the
5133 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5134
5135 Arguments:
5136 """"""""""
5137
5138 This instruction requires several arguments:
5139
5140 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5141    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5142    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5143 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5144    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5145    are valid here.
5146 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5147    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5148    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5149    branching off an arbitrary pointer to function value.
5150 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5151    function to be invoked.
5152 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5153    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5154    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5155    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5156    extra arguments can be specified.
5157 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5158    executes a '``ret``' instruction.
5159 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5160    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5161    mechanism.
5162 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5163    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5164    attributes are valid here.
5165 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5166
5167 Semantics:
5168 """"""""""
5169
5170 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5171 instruction in most regards. The primary difference is that it
5172 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5173 library to unwind the stack.
5174
5175 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5176 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5177 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5178 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5179
5180 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5181 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5182 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5183 return value is available.
5184
5185 Example:
5186 """"""""
5187
5188 .. code-block:: llvm
5189
5190       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5191                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5192       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5193                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5194
5195 .. _i_resume:
5196
5197 '``resume``' Instruction
5198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5199
5200 Syntax:
5201 """""""
5202
5203 ::
5204
5205       resume <type> <value>
5206
5207 Overview:
5208 """""""""
5209
5210 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5211 successors.
5212
5213 Arguments:
5214 """"""""""
5215
5216 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5217 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5218 function.
5219
5220 Semantics:
5221 """"""""""
5222
5223 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5224 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5225 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5226
5227 Example:
5228 """"""""
5229
5230 .. code-block:: llvm
5231
5232       resume { i8*, i32 } %exn
5233
5234 .. _i_catchpad:
5235
5236 '``catchpad``' Instruction
5237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5238
5239 Syntax:
5240 """""""
5241
5242 ::
5243
5244       <resultval> = catchpad [<args>*]
5245           to label <normal label> unwind label <exception label>
5246
5247 Overview:
5248 """""""""
5249
5250 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5251 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5252 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5253 control to catch an exception.
5254 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5255 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5256 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5257 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5258 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5259 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5260 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5261 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5262
5263 Arguments:
5264 """"""""""
5265
5266 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5267 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5268
5269 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5270 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5271 label to transfer control to if it doesn't.
5272
5273 Semantics:
5274 """"""""""
5275
5276 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5277 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5278 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5279 As with calling conventions, how the personality function results are
5280 represented in LLVM IR is target specific.
5281
5282 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5283
5284 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5285    an exceptional instruction.
5286 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5287    first non-PHI instruction.
5288 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5289    catch-end block.
5290 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5291    catch block.
5292 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5293    '``catchpad``' instruction.
5294 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5295    any other predecessors.
5296 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5297    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5298    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5299 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5300    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5301    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5302
5303 Example:
5304 """"""""
5305
5306 .. code-block:: llvm
5307
5308       ;; A catch block which can catch an integer.
5309       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5310         to label %int.handler unwind label %terminate
5311
5312 .. _i_catchendpad:
5313
5314 '``catchendpad``' Instruction
5315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5316
5317 Syntax:
5318 """""""
5319
5320 ::
5321
5322       catchendpad unwind label <nextaction>
5323       catchendpad unwind to caller
5324
5325 Overview:
5326 """""""""
5327
5328 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5329 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5330 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5331 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5332 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5333 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5334 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5335 ``catchendpad``.
5336
5337 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5338 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5339 in-flight exception.
5340
5341 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5342 its parent function. The
5343 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5344 exception handling actions in the caller.
5345
5346 Arguments:
5347 """"""""""
5348
5349 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5350 where control should transfer to if none of the preceding
5351 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5352
5353 Semantics:
5354 """"""""""
5355
5356 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5357 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5358 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5359 present, control is transfered to the caller.
5360
5361 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5362
5363 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5364    an exceptional instruction.
5365 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5366    first non-PHI instruction.
5367 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5368    catch-end block.
5369 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5370    '``catchendpad``' instruction.
5371 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5372 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5373   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5374 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5375   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5376 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5377   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5378   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5379   executed.
5380 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5381   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5382   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5383   not had a corresponding
5384   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5385
5386 Example:
5387 """"""""
5388
5389 .. code-block:: llvm
5390
5391       catchendpad unwind label %terminate
5392       catchendpad unwind to caller
5393
5394 .. _i_catchret:
5395
5396 '``catchret``' Instruction
5397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5398
5399 Syntax:
5400 """""""
5401
5402 ::
5403
5404       catchret <value> to label <normal>
5405
5406 Overview:
5407 """""""""
5408
5409 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5410 single successor.
5411
5412
5413 Arguments:
5414 """"""""""
5415
5416 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5417 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5418 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5419 transfer to next.
5420
5421 Semantics:
5422 """"""""""
5423
5424 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5425 whose unwinding was interrupted with a
5426 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5427 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5428 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5429 Control then transfers to ``normal``.
5430 It may be passed an optional, personality specific, value.
5431
5432 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5433 not been executed.
5434
5435 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5436 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5437 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5438
5439 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5440 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5441 been executed but has not had a corresponding
5442 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5443
5444 Example:
5445 """"""""
5446
5447 .. code-block:: llvm
5448
5449       catchret %catch label %continue
5450
5451 .. _i_cleanupendpad:
5452
5453 '``cleanupendpad``' Instruction
5454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5455
5456 Syntax:
5457 """""""
5458
5459 ::
5460
5461       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5462       cleanupendpad <value> unwind to caller
5463
5464 Overview:
5465 """""""""
5466
5467 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5468 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5469 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5470 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5471 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5472
5473 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5474 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5475
5476 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5477 its parent function. The
5478 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5479 exception handling actions in the caller.
5480
5481 Arguments:
5482 """"""""""
5483
5484 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5485 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5486 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5487 should transfer to.
5488
5489 Semantics:
5490 """"""""""
5491
5492 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5493 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5494 the caller.
5495
5496 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5497
5498 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5499    an exceptional instruction.
5500 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5501    first non-PHI instruction.
5502 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5503    cleanup-end block.
5504 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5505    '``cleanupendpad``' instruction.
5506 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5507   has not been executed.
5508 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5509   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5510   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5511 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5512   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5513   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5514   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5515
5516 Example:
5517 """"""""
5518
5519 .. code-block:: llvm
5520
5521       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5522       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5523
5524 .. _i_cleanupret:
5525
5526 '``cleanupret``' Instruction
5527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5528
5529 Syntax:
5530 """""""
5531
5532 ::
5533
5534       cleanupret <value> unwind label <continue>
5535       cleanupret <value> unwind to caller
5536
5537 Overview:
5538 """""""""
5539
5540 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5541 an optional successor.
5542
5543
5544 Arguments:
5545 """"""""""
5546
5547 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5548 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5549 It also has an optional successor, ``continue``.
5550
5551 Semantics:
5552 """"""""""
5553
5554 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5555 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5556 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5557 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5558
5559 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5560 not been executed.
5561
5562 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5563 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5564 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5565
5566 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5567 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5568 been executed but has not had a corresponding
5569 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5570
5571 Example:
5572 """"""""
5573
5574 .. code-block:: llvm
5575
5576       cleanupret %cleanup unwind to caller
5577       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5578
5579 .. _i_terminatepad:
5580
5581 '``terminatepad``' Instruction
5582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5583
5584 Syntax:
5585 """""""
5586
5587 ::
5588
5589       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5590       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5591
5592 Overview:
5593 """""""""
5594
5595 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5596 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5597 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5598 terminate the program.
5599 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5600 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5601 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5602 personality routine decides not to terminate the program for the
5603 in-flight exception.
5604
5605 Arguments:
5606 """"""""""
5607
5608 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5609 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5610
5611 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5612 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5613
5614 Semantics:
5615 """"""""""
5616
5617 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5618 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5619 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5620 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5621 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5622 personality should defer to in order to terminate the program.
5623
5624 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5625
5626 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5627    an exceptional instruction.
5628 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5629    first non-PHI instruction.
5630 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5631    terminate block.
5632 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5633    '``terminatepad``' instruction.
5634
5635 Example:
5636 """"""""
5637
5638 .. code-block:: llvm
5639
5640       ;; A terminate block which only permits integers.
5641       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5642
5643 .. _i_unreachable:
5644
5645 '``unreachable``' Instruction
5646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5647
5648 Syntax:
5649 """""""
5650
5651 ::
5652
5653       unreachable
5654
5655 Overview:
5656 """""""""
5657
5658 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5659 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5660 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5661 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5662
5663 Semantics:
5664 """"""""""
5665
5666 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5667
5668 .. _binaryops:
5669
5670 Binary Operations
5671 -----------------
5672
5673 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5674 They require two operands of the same type, execute an operation on
5675 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5676 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5677 result value has the same type as its operands.
5678
5679 There are several different binary operators:
5680
5681 .. _i_add:
5682
5683 '``add``' Instruction
5684 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5685
5686 Syntax:
5687 """""""
5688
5689 ::
5690
5691       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5692       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5693       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5694       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5695
5696 Overview:
5697 """""""""
5698
5699 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5700
5701 Arguments:
5702 """"""""""
5703
5704 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5705 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5706 arguments must have identical types.
5707
5708 Semantics:
5709 """"""""""
5710
5711 The value produced is the integer sum of the two operands.
5712
5713 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5714 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5715 the result.
5716
5717 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5718 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5719
5720 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5721 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5722 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5723 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5724
5725 Example:
5726 """"""""
5727
5728 .. code-block:: llvm
5729
5730       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5731
5732 .. _i_fadd:
5733
5734 '``fadd``' Instruction
5735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5736
5737 Syntax:
5738 """""""
5739
5740 ::
5741
5742       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5743
5744 Overview:
5745 """""""""
5746
5747 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5748
5749 Arguments:
5750 """"""""""
5751
5752 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5753 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5754 Both arguments must have identical types.
5755
5756 Semantics:
5757 """"""""""
5758
5759 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5760 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5761 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5762 optimizations:
5763
5764 Example:
5765 """"""""
5766
5767 .. code-block:: llvm
5768
5769       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5770
5771 '``sub``' Instruction
5772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5773
5774 Syntax:
5775 """""""
5776
5777 ::
5778
5779       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5780       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5781       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5782       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5783
5784 Overview:
5785 """""""""
5786
5787 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5788
5789 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5790 instruction present in most other intermediate representations.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5796 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5797 arguments must have identical types.
5798
5799 Semantics:
5800 """"""""""
5801
5802 The value produced is the integer difference of the two operands.
5803
5804 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5805 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5806 the result.
5807
5808 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5809 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5810
5811 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5812 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5813 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5814 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5815
5816 Example:
5817 """"""""
5818
5819 .. code-block:: llvm
5820
5821       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5822       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5823
5824 .. _i_fsub:
5825
5826 '``fsub``' Instruction
5827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5828
5829 Syntax:
5830 """""""
5831
5832 ::
5833
5834       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5835
5836 Overview:
5837 """""""""
5838
5839 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5840
5841 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5842 instruction present in most other intermediate representations.
5843
5844 Arguments:
5845 """"""""""
5846
5847 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5848 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5849 Both arguments must have identical types.
5850
5851 Semantics:
5852 """"""""""
5853
5854 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5855 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5856 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5857 unsafe floating point optimizations:
5858
5859 Example:
5860 """"""""
5861
5862 .. code-block:: llvm
5863
5864       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5865       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5866
5867 '``mul``' Instruction
5868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5869
5870 Syntax:
5871 """""""
5872
5873 ::
5874
5875       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5876       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5877       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5878       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5879
5880 Overview:
5881 """""""""
5882
5883 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5884
5885 Arguments:
5886 """"""""""
5887
5888 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5889 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5890 arguments must have identical types.
5891
5892 Semantics:
5893 """"""""""
5894
5895 The value produced is the integer product of the two operands.
5896
5897 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5898 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5899 bit width of the result.
5900
5901 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5902 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5903 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5904 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5905 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5906 product.
5907
5908 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5909 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5910 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5911 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5912
5913 Example:
5914 """"""""
5915
5916 .. code-block:: llvm
5917
5918       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5919
5920 .. _i_fmul:
5921
5922 '``fmul``' Instruction
5923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5924
5925 Syntax:
5926 """""""
5927
5928 ::
5929
5930       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5931
5932 Overview:
5933 """""""""
5934
5935 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5936
5937 Arguments:
5938 """"""""""
5939
5940 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5941 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5942 Both arguments must have identical types.
5943
5944 Semantics:
5945 """"""""""
5946
5947 The value produced is the floating point product of the two operands.
5948 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5949 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5950 unsafe floating point optimizations:
5951
5952 Example:
5953 """"""""
5954
5955 .. code-block:: llvm
5956
5957       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5958
5959 '``udiv``' Instruction
5960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5961
5962 Syntax:
5963 """""""
5964
5965 ::
5966
5967       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5968       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5969
5970 Overview:
5971 """""""""
5972
5973 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5974
5975 Arguments:
5976 """"""""""
5977
5978 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5979 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5980 arguments must have identical types.
5981
5982 Semantics:
5983 """"""""""
5984
5985 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5986
5987 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5988 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5989
5990 Division by zero leads to undefined behavior.
5991
5992 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5993 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5994 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5995
5996 Example:
5997 """"""""
5998
5999 .. code-block:: llvm
6000
6001       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6002
6003 '``sdiv``' Instruction
6004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6005
6006 Syntax:
6007 """""""
6008
6009 ::
6010
6011       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6012       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6013
6014 Overview:
6015 """""""""
6016
6017 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6018
6019 Arguments:
6020 """"""""""
6021
6022 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6023 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6024 arguments must have identical types.
6025
6026 Semantics:
6027 """"""""""
6028
6029 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6030 rounded towards zero.
6031
6032 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6033 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6034
6035 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6036 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6037 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6038
6039 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6040 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6041
6042 Example:
6043 """"""""
6044
6045 .. code-block:: llvm
6046
6047       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6048
6049 .. _i_fdiv:
6050
6051 '``fdiv``' Instruction
6052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6053
6054 Syntax:
6055 """""""
6056
6057 ::
6058
6059       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6060
6061 Overview:
6062 """""""""
6063
6064 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6065
6066 Arguments:
6067 """"""""""
6068
6069 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6070 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6071 Both arguments must have identical types.
6072
6073 Semantics:
6074 """"""""""
6075
6076 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6077 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6078 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6079 unsafe floating point optimizations:
6080
6081 Example:
6082 """"""""
6083
6084 .. code-block:: llvm
6085
6086       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6087
6088 '``urem``' Instruction
6089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6090
6091 Syntax:
6092 """""""
6093
6094 ::
6095
6096       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6097
6098 Overview:
6099 """""""""
6100
6101 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6102 division of its two arguments.
6103
6104 Arguments:
6105 """"""""""
6106
6107 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6108 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6109 arguments must have identical types.
6110
6111 Semantics:
6112 """"""""""
6113
6114 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6115 This instruction always performs an unsigned division to get the
6116 remainder.
6117
6118 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6119 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6120
6121 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6122
6123 Example:
6124 """"""""
6125
6126 .. code-block:: llvm
6127
6128       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6129
6130 '``srem``' Instruction
6131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6132
6133 Syntax:
6134 """""""
6135
6136 ::
6137
6138       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6139
6140 Overview:
6141 """""""""
6142
6143 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6144 division of its two operands. This instruction can also take
6145 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6146 must be integers.
6147
6148 Arguments:
6149 """"""""""
6150
6151 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6152 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6153 arguments must have identical types.
6154
6155 Semantics:
6156 """"""""""
6157
6158 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6159 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6160 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6161 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6162 difference, see `The Math
6163 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6164 table of how this is implemented in various languages, please see
6165 `Wikipedia: modulo
6166 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6167
6168 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6169 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6170
6171 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6172 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6173 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6174 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6175 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6176 result of the division and the remainder.)
6177
6178 Example:
6179 """"""""
6180
6181 .. code-block:: llvm
6182
6183       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6184
6185 .. _i_frem:
6186
6187 '``frem``' Instruction
6188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6189
6190 Syntax:
6191 """""""
6192
6193 ::
6194
6195       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6196
6197 Overview:
6198 """""""""
6199
6200 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6201 its two operands.
6202
6203 Arguments:
6204 """"""""""
6205
6206 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6207 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6208 Both arguments must have identical types.
6209
6210 Semantics:
6211 """"""""""
6212
6213 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6214 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6215 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6216 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6217
6218 Example:
6219 """"""""
6220
6221 .. code-block:: llvm
6222
6223       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6224
6225 .. _bitwiseops:
6226
6227 Bitwise Binary Operations
6228 -------------------------
6229
6230 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6231 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6232 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6233 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6234 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6235
6236 '``shl``' Instruction
6237 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6238
6239 Syntax:
6240 """""""
6241
6242 ::
6243
6244       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6245       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6246       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6247       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6248
6249 Overview:
6250 """""""""
6251
6252 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6253 a specified number of bits.
6254
6255 Arguments:
6256 """"""""""
6257
6258 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6259 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6260 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6261
6262 Semantics:
6263 """"""""""
6264
6265 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6266 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6267 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6268 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6269 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6270 in ``op2``.
6271
6272 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6273 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6274 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6275 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6276 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6277 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6278 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6279
6280 Example:
6281 """"""""
6282
6283 .. code-block:: llvm
6284
6285       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6286       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6287       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6288       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6289       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6290
6291 '``lshr``' Instruction
6292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6293
6294 Syntax:
6295 """""""
6296
6297 ::
6298
6299       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6300       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6301
6302 Overview:
6303 """""""""
6304
6305 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6306 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6312 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6313 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6314
6315 Semantics:
6316 """"""""""
6317
6318 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6319 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6320 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6321 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6322 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6323 corresponding shift amount in ``op2``.
6324
6325 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6326 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6327 non-zero.
6328
6329 Example:
6330 """"""""
6331
6332 .. code-block:: llvm
6333
6334       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6335       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6336       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6337       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6338       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6339       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6340
6341 '``ashr``' Instruction
6342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6343
6344 Syntax:
6345 """""""
6346
6347 ::
6348
6349       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6350       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6351
6352 Overview:
6353 """""""""
6354
6355 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6356 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6357 extension.
6358
6359 Arguments:
6360 """"""""""
6361
6362 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6363 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6364 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6365
6366 Semantics:
6367 """"""""""
6368
6369 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6370 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6371 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6372 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6373 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6374 corresponding shift amount in ``op2``.
6375
6376 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6377 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6378 non-zero.
6379
6380 Example:
6381 """"""""
6382
6383 .. code-block:: llvm
6384
6385       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6386       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6387       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6388       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6389       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6390       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6391
6392 '``and``' Instruction
6393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6394
6395 Syntax:
6396 """""""
6397
6398 ::
6399
6400       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6401
6402 Overview:
6403 """""""""
6404
6405 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6406 operands.
6407
6408 Arguments:
6409 """"""""""
6410
6411 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6412 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6413 arguments must have identical types.
6414
6415 Semantics:
6416 """"""""""
6417
6418 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6419
6420 +-----+-----+-----+
6421 | In0 | In1 | Out |
6422 +-----+-----+-----+
6423 |   0 |   0 |   0 |
6424 +-----+-----+-----+
6425 |   0 |   1 |   0 |
6426 +-----+-----+-----+
6427 |   1 |   0 |   0 |
6428 +-----+-----+-----+
6429 |   1 |   1 |   1 |
6430 +-----+-----+-----+
6431
6432 Example:
6433 """"""""
6434
6435 .. code-block:: llvm
6436
6437       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6438       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6439       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6440
6441 '``or``' Instruction
6442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6443
6444 Syntax:
6445 """""""
6446
6447 ::
6448
6449       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6450
6451 Overview:
6452 """""""""
6453
6454 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6455 two operands.
6456
6457 Arguments:
6458 """"""""""
6459
6460 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6461 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6462 arguments must have identical types.
6463
6464 Semantics:
6465 """"""""""
6466
6467 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6468
6469 +-----+-----+-----+
6470 | In0 | In1 | Out |
6471 +-----+-----+-----+
6472 |   0 |   0 |   0 |
6473 +-----+-----+-----+
6474 |   0 |   1 |   1 |
6475 +-----+-----+-----+
6476 |   1 |   0 |   1 |
6477 +-----+-----+-----+
6478 |   1 |   1 |   1 |
6479 +-----+-----+-----+
6480
6481 Example:
6482 """"""""
6483
6484 ::
6485
6486       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6487       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6488       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6489
6490 '``xor``' Instruction
6491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6492
6493 Syntax:
6494 """""""
6495
6496 ::
6497
6498       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6499
6500 Overview:
6501 """""""""
6502
6503 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6504 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6505 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6506
6507 Arguments:
6508 """"""""""
6509
6510 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6511 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6512 arguments must have identical types.
6513
6514 Semantics:
6515 """"""""""
6516
6517 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6518
6519 +-----+-----+-----+
6520 | In0 | In1 | Out |
6521 +-----+-----+-----+
6522 |   0 |   0 |   0 |
6523 +-----+-----+-----+
6524 |   0 |   1 |   1 |
6525 +-----+-----+-----+
6526 |   1 |   0 |   1 |
6527 +-----+-----+-----+
6528 |   1 |   1 |   0 |
6529 +-----+-----+-----+
6530
6531 Example:
6532 """"""""
6533
6534 .. code-block:: llvm
6535
6536       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6537       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6538       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6539       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6540
6541 Vector Operations
6542 -----------------
6543
6544 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6545 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6546 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6547 While LLVM does directly support these vector operations, many
6548 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6549 take full advantage of a specific target.
6550
6551 .. _i_extractelement:
6552
6553 '``extractelement``' Instruction
6554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6555
6556 Syntax:
6557 """""""
6558
6559 ::
6560
6561       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6562
6563 Overview:
6564 """""""""
6565
6566 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6567 from a vector at a specified index.
6568
6569 Arguments:
6570 """"""""""
6571
6572 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6573 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6574 the position from which to extract the element. The index may be a
6575 variable of any integer type.
6576
6577 Semantics:
6578 """"""""""
6579
6580 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6581 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6582 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6583
6584 Example:
6585 """"""""
6586
6587 .. code-block:: llvm
6588
6589       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6590
6591 .. _i_insertelement:
6592
6593 '``insertelement``' Instruction
6594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6595
6596 Syntax:
6597 """""""
6598
6599 ::
6600
6601       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6602
6603 Overview:
6604 """""""""
6605
6606 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6607 vector at a specified index.
6608
6609 Arguments:
6610 """"""""""
6611
6612 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6613 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6614 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6615 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6616 index may be a variable of any integer type.
6617
6618 Semantics:
6619 """"""""""
6620
6621 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6622 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6623 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6624 undefined.
6625
6626 Example:
6627 """"""""
6628
6629 .. code-block:: llvm
6630
6631       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6632
6633 .. _i_shufflevector:
6634
6635 '``shufflevector``' Instruction
6636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6637
6638 Syntax:
6639 """""""
6640
6641 ::
6642
6643       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6644
6645 Overview:
6646 """""""""
6647
6648 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6649 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6650 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6651
6652 Arguments:
6653 """"""""""
6654
6655 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6656 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6657 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6658 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6659 same as the element type of the first two operands.
6660
6661 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6662 constant integer or undef values.
6663
6664 Semantics:
6665 """"""""""
6666
6667 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6668 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6669 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6670 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6671 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6672 only one vector.
6673
6674 Example:
6675 """"""""
6676
6677 .. code-block:: llvm
6678
6679       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6680                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6681       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6682                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6683       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6684                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6685       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6686                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6687
6688 Aggregate Operations
6689 --------------------
6690
6691 LLVM supports several instructions for working with
6692 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6693
6694 .. _i_extractvalue:
6695
6696 '``extractvalue``' Instruction
6697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6698
6699 Syntax:
6700 """""""
6701
6702 ::
6703
6704       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6705
6706 Overview:
6707 """""""""
6708
6709 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6710 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6711
6712 Arguments:
6713 """"""""""
6714
6715 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6716 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6717 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6718 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6719
6720 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6721
6722 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6723    omitted and assumed to be zero.
6724 -  At least one index must be specified.
6725 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6726
6727 Semantics:
6728 """"""""""
6729
6730 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6731 the index operands.
6732
6733 Example:
6734 """"""""
6735
6736 .. code-block:: llvm
6737
6738       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6739
6740 .. _i_insertvalue:
6741
6742 '``insertvalue``' Instruction
6743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6744
6745 Syntax:
6746 """""""
6747
6748 ::
6749
6750       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6751
6752 Overview:
6753 """""""""
6754
6755 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6756 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6757
6758 Arguments:
6759 """"""""""
6760
6761 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6762 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6763 a first-class value to insert. The following operands are constant
6764 indices indicating the position at which to insert the value in a
6765 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6766 to insert must have the same type as the value identified by the
6767 indices.
6768
6769 Semantics:
6770 """"""""""
6771
6772 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6773 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6774 indices is that of ``elt``.
6775
6776 Example:
6777 """"""""
6778
6779 .. code-block:: llvm
6780
6781       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6782       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6783       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6784
6785 .. _memoryops:
6786
6787 Memory Access and Addressing Operations
6788 ---------------------------------------
6789
6790 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6791 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6792 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6793 memory in LLVM.
6794
6795 .. _i_alloca:
6796
6797 '``alloca``' Instruction
6798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6799
6800 Syntax:
6801 """""""
6802
6803 ::
6804
6805       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6806
6807 Overview:
6808 """""""""
6809
6810 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6811 currently executing function, to be automatically released when this
6812 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6813 generic address space (address space zero).
6814
6815 Arguments:
6816 """"""""""
6817
6818 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6819 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6820 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6821 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6822 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6823 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6824 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6825 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6826 boundary compatible with the type.
6827
6828 '``type``' may be any sized type.
6829
6830 Semantics:
6831 """"""""""
6832
6833 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6834 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6835 memory is automatically released when the function returns. The
6836 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6837 variables that must have an address available. When the function returns
6838 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6839 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6840 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6841 is not specified.
6842
6843 Example:
6844 """"""""
6845
6846 .. code-block:: llvm
6847
6848       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6849       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6850       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6851       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6852
6853 .. _i_load:
6854
6855 '``load``' Instruction
6856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6857
6858 Syntax:
6859 """""""
6860
6861 ::
6862
6863       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
6864       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6865       !<index> = !{ i32 1 }
6866       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6867       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6868
6869 Overview:
6870 """""""""
6871
6872 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6873
6874 Arguments:
6875 """"""""""
6876
6877 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6878 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6879 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6880 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6881 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6882 operations <volatile>`.
6883
6884 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6885 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6886 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6887 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6888 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6889 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6890 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6891 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6892 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6893 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6894 any defined semantics for atomic loads.
6895
6896 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6897 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6898 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6899 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6900 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6901 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6902 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6903 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6904
6905 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6906 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6907 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6908 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6909 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6910 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6911 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6912
6913 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6914 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6915 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6916 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6917 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6918 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6919 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6920 its value is henceforth unchanging.
6921
6922 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6923  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6924
6925 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6926 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6927 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6928 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6929 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6930 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6931 to loads of a pointer type.
6932
6933 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6934 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6935 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6936 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6937 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6938 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6939 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6940 to loads of a pointer type.
6941
6942 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6943 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6944 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6945 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6946 dereferenceable or null.
6947 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6948 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6949 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6950 to loads of a pointer type.
6951
6952 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6953 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6954 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6955 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6956 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6957 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6958 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6959
6960 Semantics:
6961 """"""""""
6962
6963 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6964 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6965 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6966 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6967 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6968 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6969 written using a store of the same type.
6970
6971 Examples:
6972 """""""""
6973
6974 .. code-block:: llvm
6975
6976       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6977       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6978       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6979
6980 .. _i_store:
6981
6982 '``store``' Instruction
6983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6984
6985 Syntax:
6986 """""""
6987
6988 ::
6989
6990       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6991       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6992
6993 Overview:
6994 """""""""
6995
6996 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6997
6998 Arguments:
6999 """"""""""
7000
7001 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
7002 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7003 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7004 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7005 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7006 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7007 operations <volatile>`.
7008
7009 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7010 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7011 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7012 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7013 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7014 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7015 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7016 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7017 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7018 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7019 have any defined semantics for atomic stores.
7020
7021 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7022 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7023 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7024 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7025 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7026 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7027 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7028 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7029
7030 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7031 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7032 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7033 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7034 be reused in the cache. The code generator may select special
7035 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7036 x86.
7037
7038 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7039 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7040
7041 Semantics:
7042 """"""""""
7043
7044 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7045 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7046 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7047 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7048 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7049 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7050 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7051 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7052
7053 Example:
7054 """"""""
7055
7056 .. code-block:: llvm
7057
7058       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7059       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7060       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7061
7062 .. _i_fence:
7063
7064 '``fence``' Instruction
7065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7066
7067 Syntax:
7068 """""""
7069
7070 ::
7071
7072       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7073
7074 Overview:
7075 """""""""
7076
7077 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7078 between operations.
7079
7080 Arguments:
7081 """"""""""
7082
7083 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7084 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7085 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7086
7087 Semantics:
7088 """"""""""
7089
7090 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7091 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7092 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7093 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7094 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7095 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7096 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7097 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7098 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7099 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7100 *happens-before* edge.
7101
7102 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7103 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7104 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7105
7106 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7107 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7108 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7109
7110 Example:
7111 """"""""
7112
7113 .. code-block:: llvm
7114
7115       fence acquire                          ; yields void
7116       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7117
7118 .. _i_cmpxchg:
7119
7120 '``cmpxchg``' Instruction
7121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7122
7123 Syntax:
7124 """""""
7125
7126 ::
7127
7128       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7129
7130 Overview:
7131 """""""""
7132
7133 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7134 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7135 equal, it tries to store a new value into the memory.
7136
7137 Arguments:
7138 """"""""""
7139
7140 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7141 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7142 address, and a new value to place at that address if the compared values
7143 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7144 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7145 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7146 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7147 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7148 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7149 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7150
7151 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7152 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7153 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7154 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7155 ``release`` or ``acq_rel``.
7156
7157 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7158 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7159 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7160 respect to all other code in the system.
7161
7162 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7163 equal to the size in memory of the operand.
7164
7165 Semantics:
7166 """"""""""
7167
7168 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7169 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7170 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7171 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7172
7173 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7174 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7175 matched.
7176
7177 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7178 if the value loaded equals ``cmp``.
7179
7180 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7181 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7182 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7183
7184 Example:
7185 """"""""
7186
7187 .. code-block:: llvm
7188
7189     entry:
7190       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7191       br label %loop
7192
7193     loop:
7194       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7195       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7196       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7197       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7198       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7199       br i1 %success, label %done, label %loop
7200
7201     done:
7202       ...
7203
7204 .. _i_atomicrmw:
7205
7206 '``atomicrmw``' Instruction
7207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7208
7209 Syntax:
7210 """""""
7211
7212 ::
7213
7214       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7215
7216 Overview:
7217 """""""""
7218
7219 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7220
7221 Arguments:
7222 """"""""""
7223
7224 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7225 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7226 operation. The operation must be one of the following keywords:
7227
7228 -  xchg
7229 -  add
7230 -  sub
7231 -  and
7232 -  nand
7233 -  or
7234 -  xor
7235 -  max
7236 -  min
7237 -  umax
7238 -  umin
7239
7240 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7241 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7242 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7243 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7244 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7245 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7246 operations <volatile>`.
7247
7248 Semantics:
7249 """"""""""
7250
7251 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7252 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7253 value at the location is returned. The modification is specified by the
7254 operation argument:
7255
7256 -  xchg: ``*ptr = val``
7257 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7258 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7259 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7260 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7261 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7262 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7263 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7264 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7265 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7266    comparison)
7267 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7268    comparison)
7269
7270 Example:
7271 """"""""
7272
7273 .. code-block:: llvm
7274
7275       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7276
7277 .. _i_getelementptr:
7278
7279 '``getelementptr``' Instruction
7280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7281
7282 Syntax:
7283 """""""
7284
7285 ::
7286
7287       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7288       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7289       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7290
7291 Overview:
7292 """""""""
7293
7294 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7295 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7296 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7297 be used to calculate a vector of such addresses.
7298
7299 Arguments:
7300 """"""""""
7301
7302 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7303 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7304 base address to start from. The remaining arguments are indices
7305 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7306 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7307 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7308 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7309 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7310 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7311 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7312 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7313 would require loading the pointer before continuing calculation.
7314
7315 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7316 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7317 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7318 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7319 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7320 required to be constant. These integers are treated as signed values
7321 where relevant.
7322
7323 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7324 to LLVM:
7325
7326 .. code-block:: c
7327
7328     struct RT {
7329       char A;
7330       int B[10][20];
7331       char C;
7332     };
7333     struct ST {
7334       int X;
7335       double Y;
7336       struct RT Z;
7337     };
7338
7339     int *foo(struct ST *s) {
7340       return &s[1].Z.B[5][13];
7341     }
7342
7343 The LLVM code generated by Clang is:
7344
7345 .. code-block:: llvm
7346
7347     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7348     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7349
7350     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7351     entry:
7352       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7353       ret i32* %arrayidx
7354     }
7355
7356 Semantics:
7357 """"""""""
7358
7359 In the example above, the first index is indexing into the
7360 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7361 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7362 indexes into the third element of the structure, yielding a
7363 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7364 structure. The third index indexes into the second element of the
7365 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7366 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7367 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7368 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7369
7370 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7371 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7372 for the given testcase is equivalent to:
7373
7374 .. code-block:: llvm
7375
7376     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7377       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7378       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7379       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7380       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7381       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7382       ret i32* %t5
7383     }
7384
7385 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7386 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7387 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7388 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7389 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7390 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7391 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7392 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7393 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7394 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7395
7396 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7397 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7398 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7399 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7400 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7401 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7402 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7403 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7404 information.
7405
7406 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7407 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7408
7409 Example:
7410 """"""""
7411
7412 .. code-block:: llvm
7413
7414         ; yields [12 x i8]*:aptr
7415         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7416         ; yields i8*:vptr
7417         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7418         ; yields i8*:eptr
7419         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7420         ; yields i32*:iptr
7421         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7422
7423 Vector of pointers:
7424 """""""""""""""""""
7425
7426 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7427 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7428 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7429 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7430
7431 .. code-block:: llvm
7432
7433      ; All arguments are vectors:
7434      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7435      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7436
7437      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7438      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7439      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7440
7441      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7442      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7443      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7444
7445      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7446
7447 The two following instructions are equivalent:
7448
7449 .. code-block:: llvm
7450
7451      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7452        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7453        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7454        <4 x i32> %ind4,
7455        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7456
7457      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7458        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7459
7460 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7461 makes sense:
7462
7463 .. code-block:: c
7464
7465     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7466     double *A, B; int *C;
7467     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7468       A[i] = B[C[i]];
7469     }
7470
7471 .. code-block:: llvm
7472
7473     ; get pointers for 8 elements from array B
7474     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7475     ; load 8 elements from array B into A
7476     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7477          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7478
7479 Conversion Operations
7480 ---------------------
7481
7482 The instructions in this category are the conversion instructions
7483 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7484 various bit conversions on the operand.
7485
7486 '``trunc .. to``' Instruction
7487 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7488
7489 Syntax:
7490 """""""
7491
7492 ::
7493
7494       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7495
7496 Overview:
7497 """""""""
7498
7499 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7500
7501 Arguments:
7502 """"""""""
7503
7504 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7505 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7506 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7507 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7508 types are not allowed.
7509
7510 Semantics:
7511 """"""""""
7512
7513 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7514 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7515 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7516 It will always truncate bits.
7517
7518 Example:
7519 """"""""
7520
7521 .. code-block:: llvm
7522
7523       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7524       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7525       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7526       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7527
7528 '``zext .. to``' Instruction
7529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7530
7531 Syntax:
7532 """""""
7533
7534 ::
7535
7536       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7537
7538 Overview:
7539 """""""""
7540
7541 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7542
7543 Arguments:
7544 """"""""""
7545
7546 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7547 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7548 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7549 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7550
7551 Semantics:
7552 """"""""""
7553
7554 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7555 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7556
7557 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7558
7559 Example:
7560 """"""""
7561
7562 .. code-block:: llvm
7563
7564       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7565       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7566       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7567
7568 '``sext .. to``' Instruction
7569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7570
7571 Syntax:
7572 """""""
7573
7574 ::
7575
7576       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7577
7578 Overview:
7579 """""""""
7580
7581 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7582
7583 Arguments:
7584 """"""""""
7585
7586 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7587 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7588 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7589 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7590
7591 Semantics:
7592 """"""""""
7593
7594 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7595 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7596 of the type ``ty2``.
7597
7598 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7599
7600 Example:
7601 """"""""
7602
7603 .. code-block:: llvm
7604
7605       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7606       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7607       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7608
7609 '``fptrunc .. to``' Instruction
7610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7611
7612 Syntax:
7613 """""""
7614
7615 ::
7616
7617       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7623
7624 Arguments:
7625 """"""""""
7626
7627 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7628 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7629 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7630 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7631
7632 Semantics:
7633 """"""""""
7634
7635 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7636 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7637 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7638 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7639 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7640 round to zero) is undefined.
7641
7642 Example:
7643 """"""""
7644
7645 .. code-block:: llvm
7646
7647       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7648       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7649
7650 '``fpext .. to``' Instruction
7651 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7652
7653 Syntax:
7654 """""""
7655
7656 ::
7657
7658       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7659
7660 Overview:
7661 """""""""
7662
7663 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7664 point value.
7665
7666 Arguments:
7667 """"""""""
7668
7669 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7670 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7671 to. The source type must be smaller than the destination type.
7672
7673 Semantics:
7674 """"""""""
7675
7676 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7677 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7678 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7679 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7680 *no-op cast* for a floating point cast.
7681
7682 Example:
7683 """"""""
7684
7685 .. code-block:: llvm
7686
7687       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7688       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7689
7690 '``fptoui .. to``' Instruction
7691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7692
7693 Syntax:
7694 """""""
7695
7696 ::
7697
7698       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7699
7700 Overview:
7701 """""""""
7702
7703 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7704 integer equivalent of type ``ty2``.
7705
7706 Arguments:
7707 """"""""""
7708
7709 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7710 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7711 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7712 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7713 type with the same number of elements as ``ty``
7714
7715 Semantics:
7716 """"""""""
7717
7718 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7719 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7720 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7721 are undefined.
7722
7723 Example:
7724 """"""""
7725
7726 .. code-block:: llvm
7727
7728       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7729       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7730       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7731
7732 '``fptosi .. to``' Instruction
7733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7734
7735 Syntax:
7736 """""""
7737
7738 ::
7739
7740       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7741
7742 Overview:
7743 """""""""
7744
7745 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7746 ``value`` to type ``ty2``.
7747
7748 Arguments:
7749 """"""""""
7750
7751 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7752 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7753 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7754 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7755 type with the same number of elements as ``ty``
7756
7757 Semantics:
7758 """"""""""
7759
7760 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7761 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7762 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7763 are undefined.
7764
7765 Example:
7766 """"""""
7767
7768 .. code-block:: llvm
7769
7770       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7771       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7772       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7773
7774 '``uitofp .. to``' Instruction
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 ::
7781
7782       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7783
7784 Overview:
7785 """""""""
7786
7787 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7788 and converts that value to the ``ty2`` type.
7789
7790 Arguments:
7791 """"""""""
7792
7793 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7794 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7795 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7796 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7797 type with the same number of elements as ``ty``
7798
7799 Semantics:
7800 """"""""""
7801
7802 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7803 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7804 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7805 are undefined.
7806
7807 Example:
7808 """"""""
7809
7810 .. code-block:: llvm
7811
7812       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7813       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7814
7815 '``sitofp .. to``' Instruction
7816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7817
7818 Syntax:
7819 """""""
7820
7821 ::
7822
7823       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7824
7825 Overview:
7826 """""""""
7827
7828 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7829 converts that value to the ``ty2`` type.
7830
7831 Arguments:
7832 """"""""""
7833
7834 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7835 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7836 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7837 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7838 type with the same number of elements as ``ty``
7839
7840 Semantics:
7841 """"""""""
7842
7843 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7844 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7845 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7846 undefined.
7847
7848 Example:
7849 """"""""
7850
7851 .. code-block:: llvm
7852
7853       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7854       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7855
7856 .. _i_ptrtoint:
7857
7858 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7859 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7860
7861 Syntax:
7862 """""""
7863
7864 ::
7865
7866       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7867
7868 Overview:
7869 """""""""
7870
7871 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7872 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7873
7874 Arguments:
7875 """"""""""
7876
7877 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7878 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7879 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7880 a vector of integers type.
7881
7882 Semantics:
7883 """"""""""
7884
7885 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7886 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7887 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7888 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7889 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7890 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7891 change.
7892
7893 Example:
7894 """"""""
7895
7896 .. code-block:: llvm
7897
7898       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7899       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7900       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7901
7902 .. _i_inttoptr:
7903
7904 '``inttoptr .. to``' Instruction
7905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7906
7907 Syntax:
7908 """""""
7909
7910 ::
7911
7912       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7913
7914 Overview:
7915 """""""""
7916
7917 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7918 pointer type, ``ty2``.
7919
7920 Arguments:
7921 """"""""""
7922
7923 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7924 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7925 type.
7926
7927 Semantics:
7928 """"""""""
7929
7930 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7931 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7932 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7933 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7934 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7935 nothing is done (*no-op cast*).
7936
7937 Example:
7938 """"""""
7939
7940 .. code-block:: llvm
7941
7942       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7943       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7944       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7945       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7946
7947 .. _i_bitcast:
7948
7949 '``bitcast .. to``' Instruction
7950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7951
7952 Syntax:
7953 """""""
7954
7955 ::
7956
7957       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7958
7959 Overview:
7960 """""""""
7961
7962 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7963 changing any bits.
7964
7965 Arguments:
7966 """"""""""
7967
7968 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7969 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7970 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7971 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7972 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7973 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7974 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7975 long as they have the same size).
7976
7977 Semantics:
7978 """"""""""
7979
7980 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7981 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7982 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7983 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7984 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7985 pointers) types with the same address space through this instruction.
7986 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7987 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7988
7989 Example:
7990 """"""""
7991
7992 .. code-block:: llvm
7993
7994       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7995       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7996       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7997       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7998
7999 .. _i_addrspacecast:
8000
8001 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8003
8004 Syntax:
8005 """""""
8006
8007 ::
8008
8009       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8010
8011 Overview:
8012 """""""""
8013
8014 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8015 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8016
8017 Arguments:
8018 """"""""""
8019
8020 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8021 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8022 address space.
8023
8024 Semantics:
8025 """"""""""
8026
8027 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8028 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8029 value modification, depending on the target and the address space
8030 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8031 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8032 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8033 location.
8034
8035 Example:
8036 """"""""
8037
8038 .. code-block:: llvm
8039
8040       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8041       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8042       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8043
8044 .. _otherops:
8045
8046 Other Operations
8047 ----------------
8048
8049 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8050 which defy better classification.
8051
8052 .. _i_icmp:
8053
8054 '``icmp``' Instruction
8055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8056
8057 Syntax:
8058 """""""
8059
8060 ::
8061
8062       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8063
8064 Overview:
8065 """""""""
8066
8067 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8068 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8069 pointer, or pointer vector operands.
8070
8071 Arguments:
8072 """"""""""
8073
8074 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8075 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8076 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8077
8078 #. ``eq``: equal
8079 #. ``ne``: not equal
8080 #. ``ugt``: unsigned greater than
8081 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8082 #. ``ult``: unsigned less than
8083 #. ``ule``: unsigned less or equal
8084 #. ``sgt``: signed greater than
8085 #. ``sge``: signed greater or equal
8086 #. ``slt``: signed less than
8087 #. ``sle``: signed less or equal
8088
8089 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8090 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8091 must also be identical types.
8092
8093 Semantics:
8094 """"""""""
8095
8096 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8097 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8098 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8099
8100 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8101    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8102 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8103    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8104 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8105    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8106 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8107    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8108 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8109    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8110 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8111    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8112 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8113    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8114 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8115    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8116 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8117    if ``op1`` is less than ``op2``.
8118 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8119    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8120
8121 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8122 are compared as if they were integers.
8123
8124 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8125 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8126 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8127
8128 Example:
8129 """"""""
8130
8131 .. code-block:: llvm
8132
8133       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8134       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8135       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8136       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8137       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8138       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8139
8140 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8141 ``icmp`` instruction.
8142
8143 .. _i_fcmp:
8144
8145 '``fcmp``' Instruction
8146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8147
8148 Syntax:
8149 """""""
8150
8151 ::
8152
8153       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8154
8155 Overview:
8156 """""""""
8157
8158 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8159 values based on comparison of its operands.
8160
8161 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8162 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8163
8164 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8165 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8166 compared.
8167
8168 Arguments:
8169 """"""""""
8170
8171 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8172 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8173 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8174
8175 #. ``false``: no comparison, always returns false
8176 #. ``oeq``: ordered and equal
8177 #. ``ogt``: ordered and greater than
8178 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8179 #. ``olt``: ordered and less than
8180 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8181 #. ``one``: ordered and not equal
8182 #. ``ord``: ordered (no nans)
8183 #. ``ueq``: unordered or equal
8184 #. ``ugt``: unordered or greater than
8185 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8186 #. ``ult``: unordered or less than
8187 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8188 #. ``une``: unordered or not equal
8189 #. ``uno``: unordered (either nans)
8190 #. ``true``: no comparison, always returns true
8191
8192 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8193 that either operand may be a QNAN.
8194
8195 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8196 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8197 type. They must have identical types.
8198
8199 Semantics:
8200 """"""""""
8201
8202 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8203 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8204 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8205 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8206
8207 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8208 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8209    is equal to ``op2``.
8210 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8211    is greater than ``op2``.
8212 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8213    is greater than or equal to ``op2``.
8214 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8215    is less than ``op2``.
8216 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8217    is less than or equal to ``op2``.
8218 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8219    is not equal to ``op2``.
8220 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8221 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8222    equal to ``op2``.
8223 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8224    greater than ``op2``.
8225 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8226    greater than or equal to ``op2``.
8227 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8228    less than ``op2``.
8229 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8230    less than or equal to ``op2``.
8231 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8232    not equal to ``op2``.
8233 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8234 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8235
8236 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8237 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8238 otherwise unsafe floating point optimizations.
8239
8240 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8241 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8242 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8243 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8244
8245 Example:
8246 """"""""
8247
8248 .. code-block:: llvm
8249
8250       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8251       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8252       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8253       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8254
8255 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8256 ``fcmp`` instruction.
8257
8258 .. _i_phi:
8259
8260 '``phi``' Instruction
8261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8262
8263 Syntax:
8264 """""""
8265
8266 ::
8267
8268       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8269
8270 Overview:
8271 """""""""
8272
8273 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8274 graph representing the function.
8275
8276 Arguments:
8277 """"""""""
8278
8279 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8280 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8281 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8282 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8283 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8284 label arguments.
8285
8286 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8287 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8288 block.
8289
8290 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8291 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8292 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8293 instruction's return value on the same edge).
8294
8295 Semantics:
8296 """"""""""
8297
8298 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8299 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8300 executed just prior to the current block.
8301
8302 Example:
8303 """"""""
8304
8305 .. code-block:: llvm
8306
8307     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8308       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8309       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8310       br label %Loop
8311
8312 .. _i_select:
8313
8314 '``select``' Instruction
8315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8316
8317 Syntax:
8318 """""""
8319
8320 ::
8321
8322       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8323
8324       selty is either i1 or {<N x i1>}
8325
8326 Overview:
8327 """""""""
8328
8329 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8330 condition, without IR-level branching.
8331
8332 Arguments:
8333 """"""""""
8334
8335 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8336 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8337 class <t_firstclass>` type.
8338
8339 Semantics:
8340 """"""""""
8341
8342 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8343 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8344 argument.
8345
8346 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8347 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8348
8349 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8350 same size, then an entire vector is selected.
8351
8352 Example:
8353 """"""""
8354
8355 .. code-block:: llvm
8356
8357       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8358
8359 .. _i_call:
8360
8361 '``call``' Instruction
8362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8363
8364 Syntax:
8365 """""""
8366
8367 ::
8368
8369       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8370                    [ operand bundles ]
8371
8372 Overview:
8373 """""""""
8374
8375 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8376
8377 Arguments:
8378 """"""""""
8379
8380 This instruction requires several arguments:
8381
8382 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8383    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8384    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8385    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8386    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8387
8388    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8389       recursive cycle in the call graph.
8390    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8391       forwarded in place.
8392
8393    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8394    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8395    rules:
8396
8397    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8398      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8399    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8400      produced by the call or void.
8401    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8402      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8403      in address space.
8404    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8405    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8406      returned, and inalloca, must match.
8407    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8408      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8409      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8410
8411    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8412    the following conditions are met:
8413
8414    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8415    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8416       uses value of call or is void).
8417    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8418       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8419    -  `Platform-specific constraints are
8420       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8421
8422 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8423    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8424    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8425    calling convention of the call must match the calling convention of
8426    the target function, or else the behavior is undefined.
8427 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8428    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8429    are valid here.
8430 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8431    type of the return value. Functions that return no value are marked
8432    ``void``.
8433 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8434    being invoked. The argument types must match the types implied by
8435    this signature. This type can be omitted if the function is not
8436    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8437    function.
8438 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8439    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8440    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8441    to function value.
8442 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8443    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8444    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8445    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8446    extra arguments can be specified.
8447 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8448    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8449    attributes are valid here.
8450 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8451
8452 Semantics:
8453 """"""""""
8454
8455 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8456 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8457 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8458 flow continues with the instruction after the function call, and the
8459 return value of the function is bound to the result argument.
8460
8461 Example:
8462 """"""""
8463
8464 .. code-block:: llvm
8465
8466       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8467       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8468       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8469       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8470       call void %foo(i8 97 signext)
8471
8472       %struct.A = type { i32, i8 }
8473       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8474       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8475       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8476       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8477       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8478
8479 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8480 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8481 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8482 This is something we'd like to change in the future to provide better
8483 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8484
8485 .. _i_va_arg:
8486
8487 '``va_arg``' Instruction
8488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8489
8490 Syntax:
8491 """""""
8492
8493 ::
8494
8495       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8496
8497 Overview:
8498 """""""""
8499
8500 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8501 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8502 the ``va_arg`` macro in C.
8503
8504 Arguments:
8505 """"""""""
8506
8507 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8508 argument. It returns a value of the specified argument type and
8509 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8510 type of ``va_list`` is target specific.
8511
8512 Semantics:
8513 """"""""""
8514
8515 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8516 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8517 the next argument. For more information, see the variable argument
8518 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8519
8520 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8521 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8522 function.
8523
8524 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8525 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8526
8527 Example:
8528 """"""""
8529
8530 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8531
8532 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8533 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8534 types on any target.
8535
8536 .. _i_landingpad:
8537
8538 '``landingpad``' Instruction
8539 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8540
8541 Syntax:
8542 """""""
8543
8544 ::
8545
8546       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8547       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8548
8549       <clause> := catch <type> <value>
8550       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8551
8552 Overview:
8553 """""""""
8554
8555 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8556 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8557 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8558 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8559 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8560 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8561
8562 Arguments:
8563 """"""""""
8564
8565 The optional
8566 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8567
8568 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8569 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8570 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8571 clause takes an array constant as its argument. Use
8572 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8573 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8574 the ``cleanup`` flag.
8575
8576 Semantics:
8577 """"""""""
8578
8579 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8580 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8581 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8582 calling conventions, how the personality function results are
8583 represented in LLVM IR is target specific.
8584
8585 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8586 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8587 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8588 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8589 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8590 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8591 unwinding continues further up the call stack.
8592
8593 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8594
8595 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8596    of an '``invoke``' instruction.
8597 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8598    first non-PHI instruction.
8599 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8600    pad block.
8601 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8602    '``landingpad``' instruction.
8603
8604 Example:
8605 """"""""
8606
8607 .. code-block:: llvm
8608
8609       ;; A landing pad which can catch an integer.
8610       %res = landingpad { i8*, i32 }
8611                catch i8** @_ZTIi
8612       ;; A landing pad that is a cleanup.
8613       %res = landingpad { i8*, i32 }
8614                cleanup
8615       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8616       %res = landingpad { i8*, i32 }
8617                catch i8** @_ZTIi
8618                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8619
8620 .. _i_cleanuppad:
8621
8622 '``cleanuppad``' Instruction
8623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8624
8625 Syntax:
8626 """""""
8627
8628 ::
8629
8630       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8631
8632 Overview:
8633 """""""""
8634
8635 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8636 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8637 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8638 transfer control to run cleanup actions.
8639 The ``args`` correspond to whatever additional
8640 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8641 execute the cleanup.
8642 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8643 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8644 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8645
8646 Arguments:
8647 """"""""""
8648
8649 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8650 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8651
8652 Semantics:
8653 """"""""""
8654
8655 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8656 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8657 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8658 As with calling conventions, how the personality function results are
8659 represented in LLVM IR is target specific.
8660
8661 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8662
8663 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8664    an exceptional instruction.
8665 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8666    first non-PHI instruction.
8667 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8668    cleanup block.
8669 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8670    '``cleanuppad``' instruction.
8671 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8672    must have the same exceptional successor.
8673 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8674    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8675    consumes the ``cleanuppad``.
8676 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8677    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8678    consumes the ``cleanuppad``.
8679
8680 Example:
8681 """"""""
8682
8683 .. code-block:: llvm
8684
8685       %tok = cleanuppad []
8686
8687 .. _intrinsics:
8688
8689 Intrinsic Functions
8690 ===================
8691
8692 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8693 have well known names and semantics and are required to follow certain
8694 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8695 for the LLVM language that does not require changing all of the
8696 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8697 reader/writer, the parser, etc...).
8698
8699 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8700 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8701 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8702 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8703 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8704 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8705 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8706 are added that they be documented here.
8707
8708 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8709 represents a family of functions that perform the same operation but on
8710 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8711 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8712 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8713 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8714 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8715 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8716 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8717 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8718 argument or the result.
8719
8720 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8721 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8722 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8723 whose type is matched against another type do not. For example, the
8724 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8725 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8726 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8727 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8728 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8729 type is matched against the return type, it does not require its own
8730 name suffix.
8731
8732 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8733 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8734
8735 .. _int_varargs:
8736
8737 Variable Argument Handling Intrinsics
8738 -------------------------------------
8739
8740 Variable argument support is defined in LLVM with the
8741 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8742 functions. These functions are related to the similarly named macros
8743 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8744
8745 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8746 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8747 does not define what this type is, so all transformations should be
8748 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8749
8750 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8751 variable argument handling intrinsic functions are used.
8752
8753 .. code-block:: llvm
8754
8755     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8756     ; it is merely an i8*.
8757     %struct.va_list = type { i8* }
8758
8759     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8760     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8761
8762     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8763       ; Initialize variable argument processing
8764       %ap = alloca %struct.va_list
8765       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8766       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8767
8768       ; Read a single integer argument
8769       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8770
8771       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8772       %aq = alloca i8*
8773       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8774       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8775       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8776
8777       ; Stop processing of arguments.
8778       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8779       ret i32 %tmp
8780     }
8781
8782     declare void @llvm.va_start(i8*)
8783     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8784     declare void @llvm.va_end(i8*)
8785
8786 .. _int_va_start:
8787
8788 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8790
8791 Syntax:
8792 """""""
8793
8794 ::
8795
8796       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8797
8798 Overview:
8799 """""""""
8800
8801 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8802 subsequent use by ``va_arg``.
8803
8804 Arguments:
8805 """"""""""
8806
8807 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8808
8809 Semantics:
8810 """"""""""
8811
8812 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8813 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8814 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8815 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8816 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8817 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8818 that out.
8819
8820 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8822
8823 Syntax:
8824 """""""
8825
8826 ::
8827
8828       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8829
8830 Overview:
8831 """""""""
8832
8833 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8834 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8835
8836 Arguments:
8837 """"""""""
8838
8839 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8840
8841 Semantics:
8842 """"""""""
8843
8844 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8845 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8846 element to which the argument points. Calls to
8847 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8848 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8849 ``llvm.va_end``.
8850
8851 .. _int_va_copy:
8852
8853 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8855
8856 Syntax:
8857 """""""
8858
8859 ::
8860
8861       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8862
8863 Overview:
8864 """""""""
8865
8866 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8867 from the source argument list to the destination argument list.
8868
8869 Arguments:
8870 """"""""""
8871
8872 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8873 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8874
8875 Semantics:
8876 """"""""""
8877
8878 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8879 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8880 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8881 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8882 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8883
8884 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8885 --------------------------------------
8886
8887 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8888 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8889 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8890 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8891
8892 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8893 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8894 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8895 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8896 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8897 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8898
8899 Experimental Statepoint Intrinsics
8900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8901
8902 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8903 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8904 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8905 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8906 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8907 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8908 described in :doc:`Statepoints`.
8909
8910 .. _int_gcroot:
8911
8912 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8914
8915 Syntax:
8916 """""""
8917
8918 ::
8919
8920       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8921
8922 Overview:
8923 """""""""
8924
8925 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8926 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8927
8928 Arguments:
8929 """"""""""
8930
8931 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8932 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8933 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8934 root.
8935
8936 Semantics:
8937 """"""""""
8938
8939 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8940 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8941 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8942 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8943 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8944
8945 .. _int_gcread:
8946
8947 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8949
8950 Syntax:
8951 """""""
8952
8953 ::
8954
8955       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8956
8957 Overview:
8958 """""""""
8959
8960 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8961 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8962 barriers.
8963
8964 Arguments:
8965 """"""""""
8966
8967 The second argument is the address to read from, which should be an
8968 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8969 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8970 runtime (otherwise null).
8971
8972 Semantics:
8973 """"""""""
8974
8975 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8976 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8977 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8978 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8979 algorithm <gc>`.
8980
8981 .. _int_gcwrite:
8982
8983 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8985
8986 Syntax:
8987 """""""
8988
8989 ::
8990
8991       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8992
8993 Overview:
8994 """""""""
8995
8996 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8997 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8998 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8999
9000 Arguments:
9001 """"""""""
9002
9003 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9004 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9005 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9006 object, Obj may be null.
9007
9008 Semantics:
9009 """"""""""
9010
9011 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9012 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9013 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9014 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9015 algorithm <gc>`.
9016
9017 Code Generator Intrinsics
9018 -------------------------
9019
9020 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9021 may only be implemented with code generator support.
9022
9023 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9025
9026 Syntax:
9027 """""""
9028
9029 ::
9030
9031       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9032
9033 Overview:
9034 """""""""
9035
9036 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9037 target-specific value indicating the return address of the current
9038 function or one of its callers.
9039
9040 Arguments:
9041 """"""""""
9042
9043 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9044 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9045 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9046 value.
9047
9048 Semantics:
9049 """"""""""
9050
9051 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9052 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9053 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9054 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9055 used for debugging purposes.
9056
9057 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9058 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9059 of the obvious source-language caller.
9060
9061 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9063
9064 Syntax:
9065 """""""
9066
9067 ::
9068
9069       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9070
9071 Overview:
9072 """""""""
9073
9074 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9075 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9076
9077 Arguments:
9078 """"""""""
9079
9080 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9081 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9082 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9083 value.
9084
9085 Semantics:
9086 """"""""""
9087
9088 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9089 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9090 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9091 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9092 used for debugging purposes.
9093
9094 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9095 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9096 of the obvious source-language caller.
9097
9098 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9100
9101 Syntax:
9102 """""""
9103
9104 ::
9105
9106       declare void @llvm.localescape(...)
9107       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9108
9109 Overview:
9110 """""""""
9111
9112 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9113 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9114 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9115 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9116
9117 Arguments:
9118 """"""""""
9119
9120 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9121 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9122 once, and it can only do so from the entry block.
9123
9124 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9125 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9126 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9127 other modules.
9128
9129 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9130 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9131 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9132 pointer in platform-specific ways.
9133
9134 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9135 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9136
9137 Semantics:
9138 """"""""""
9139
9140 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9141 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9142 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9143 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9144 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9145 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9146 '``llvm.localrecover``'.
9147
9148 .. _int_read_register:
9149 .. _int_write_register:
9150
9151 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9153
9154 Syntax:
9155 """""""
9156
9157 ::
9158
9159       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9160       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9161       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9162       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9163       !0 = !{!"sp\00"}
9164
9165 Overview:
9166 """""""""
9167
9168 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9169 provides access to the named register. The register must be valid on
9170 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9171 with the register being read.
9172
9173 Semantics:
9174 """"""""""
9175
9176 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9177 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9178 the current value of the register, where possible.
9179
9180 This is useful to implement named register global variables that need
9181 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9182 bare-metal programs including OS kernels.
9183
9184 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9185 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9186 allocatable registers are not supported.
9187
9188 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9189 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9190 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9191 registers.
9192
9193 .. _int_stacksave:
9194
9195 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9197
9198 Syntax:
9199 """""""
9200
9201 ::
9202
9203       declare i8* @llvm.stacksave()
9204
9205 Overview:
9206 """""""""
9207
9208 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9209 of the function stack, for use with
9210 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9211 implementing language features like scoped automatic variable sized
9212 arrays in C99.
9213
9214 Semantics:
9215 """"""""""
9216
9217 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9218 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9219 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9220 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9221 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9222 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9223 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9224
9225 .. _int_stackrestore:
9226
9227 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9229
9230 Syntax:
9231 """""""
9232
9233 ::
9234
9235       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9236
9237 Overview:
9238 """""""""
9239
9240 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9241 the function stack to the state it was in when the corresponding
9242 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9243 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9244 sized arrays in C99.
9245
9246 Semantics:
9247 """"""""""
9248
9249 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9250
9251 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9253
9254 Syntax:
9255 """""""
9256
9257 ::
9258
9259       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9260
9261 Overview:
9262 """""""""
9263
9264 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9265 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9266 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9267 its performance characteristics.
9268
9269 Arguments:
9270 """"""""""
9271
9272 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9273 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9274 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9275 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9276 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9277 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9278 arguments must be constant integers.
9279
9280 Semantics:
9281 """"""""""
9282
9283 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9284 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9285 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9286 the processor cache for better performance.
9287
9288 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9290
9291 Syntax:
9292 """""""
9293
9294 ::
9295
9296       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9297
9298 Overview:
9299 """""""""
9300
9301 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9302 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9303 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9304 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9305 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9306 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9307 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9308 allow correlations of simulation runs.
9309
9310 Arguments:
9311 """"""""""
9312
9313 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9314
9315 Semantics:
9316 """"""""""
9317
9318 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9319 that do not support this intrinsic may ignore it.
9320
9321 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9322 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9323
9324 Syntax:
9325 """""""
9326
9327 ::
9328
9329       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9330
9331 Overview:
9332 """""""""
9333
9334 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9335 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9336 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9337 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9338 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9339 timings.
9340
9341 Semantics:
9342 """"""""""
9343
9344 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9345 memory. Implementations are allowed to either return a application
9346 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9347 is lowered to a constant 0.
9348
9349 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9350 running at and the host platform.
9351
9352 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9354
9355 Syntax:
9356 """""""
9357
9358 ::
9359
9360       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9361
9362 Overview:
9363 """""""""
9364
9365 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9366 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9367 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9368 flushes the instruction cache.
9369
9370 Semantics:
9371 """"""""""
9372
9373 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9374 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9375 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9376 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9377 privileges.
9378
9379 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9380 time library.
9381
9382 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9383 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9384
9385 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9387
9388 Syntax:
9389 """""""
9390
9391 ::
9392
9393       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9394                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9395
9396 Overview:
9397 """""""""
9398
9399 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9400 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9401 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9402 program at runtime.
9403
9404 Arguments:
9405 """"""""""
9406
9407 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9408 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9409 (mangled) function name for a set of counters.
9410
9411 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9412 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9413 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9414 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9415 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9416
9417 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9418 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9419
9420 Semantics:
9421 """"""""""
9422
9423 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9424 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9425 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9426 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9427 the ``llvm-profdata`` tool.
9428
9429 Standard C Library Intrinsics
9430 -----------------------------
9431
9432 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9433 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9434 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9435 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9436
9437 .. _int_memcpy:
9438
9439 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9441
9442 Syntax:
9443 """""""
9444
9445 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9446 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9447 support all bit widths however.
9448
9449 ::
9450
9451       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9452                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9453       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9454                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9455
9456 Overview:
9457 """""""""
9458
9459 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9460 source location to the destination location.
9461
9462 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9463 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9464 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9465
9466 Arguments:
9467 """"""""""
9468
9469 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9470 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9471 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9472 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9473 boolean indicating a volatile access.
9474
9475 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9476 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9477 are aligned to that boundary.
9478
9479 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9480 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9481 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9482
9483 Semantics:
9484 """"""""""
9485
9486 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9487 source location to the destination location, which are not allowed to
9488 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9489 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9490 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9491
9492 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9494
9495 Syntax:
9496 """""""
9497
9498 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9499 bit width and for different address space. Not all targets support all
9500 bit widths however.
9501
9502 ::
9503
9504       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9505                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9506       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9507                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9508
9509 Overview:
9510 """""""""
9511
9512 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9513 source location to the destination location. It is similar to the
9514 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9515 overlap.
9516
9517 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9518 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9519 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9520
9521 Arguments:
9522 """"""""""
9523
9524 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9525 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9526 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9527 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9528 boolean indicating a volatile access.
9529
9530 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9531 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9532 aligned to that boundary.
9533
9534 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9535 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9536 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9537
9538 Semantics:
9539 """"""""""
9540
9541 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9542 source location to the destination location, which may overlap. It
9543 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9544 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9545 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9546
9547 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9549
9550 Syntax:
9551 """""""
9552
9553 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9554 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9555 support all bit widths.
9556
9557 ::
9558
9559       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9560                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9561       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9562                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9563
9564 Overview:
9565 """""""""
9566
9567 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9568 particular byte value.
9569
9570 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9571 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9572 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9573
9574 Arguments:
9575 """"""""""
9576
9577 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9578 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9579 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9580 argument is the known alignment of the destination location.
9581
9582 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9583 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9584 that boundary.
9585
9586 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9587 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9588 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9589
9590 Semantics:
9591 """"""""""
9592
9593 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9594 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9595 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9596 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9597
9598 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9600
9601 Syntax:
9602 """""""
9603
9604 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9605 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9606 all types however.
9607
9608 ::
9609
9610       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9611       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9612       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9613       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9614       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9615
9616 Overview:
9617 """""""""
9618
9619 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9620 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9621 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9622 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9623 because there is no need to worry about errno being set).
9624 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9625
9626 Arguments:
9627 """"""""""
9628
9629 The argument and return value are floating point numbers of the same
9630 type.
9631
9632 Semantics:
9633 """"""""""
9634
9635 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9636 nonnegative floating point number.
9637
9638 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9640
9641 Syntax:
9642 """""""
9643
9644 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9645 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9646 all types however.
9647
9648 ::
9649
9650       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9651       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9652       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9653       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9654       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9655
9656 Overview:
9657 """""""""
9658
9659 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9660 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9661 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9662 used, the second argument remains a scalar integer value.
9663
9664 Arguments:
9665 """"""""""
9666
9667 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9668 raise to that power.
9669
9670 Semantics:
9671 """"""""""
9672
9673 This function returns the first value raised to the second power with an
9674 unspecified sequence of rounding operations.
9675
9676 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9678
9679 Syntax:
9680 """""""
9681
9682 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9683 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9684 all types however.
9685
9686 ::
9687
9688       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9689       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9690       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9691       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9692       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9693
9694 Overview:
9695 """""""""
9696
9697 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9698
9699 Arguments:
9700 """"""""""
9701
9702 The argument and return value are floating point numbers of the same
9703 type.
9704
9705 Semantics:
9706 """"""""""
9707
9708 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9709 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9710 conditions in the same way.
9711
9712 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9714
9715 Syntax:
9716 """""""
9717
9718 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9719 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9720 all types however.
9721
9722 ::
9723
9724       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9725       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9726       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9727       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9728       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9729
9730 Overview:
9731 """""""""
9732
9733 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9734
9735 Arguments:
9736 """"""""""
9737
9738 The argument and return value are floating point numbers of the same
9739 type.
9740
9741 Semantics:
9742 """"""""""
9743
9744 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9745 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9746 conditions in the same way.
9747
9748 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9750
9751 Syntax:
9752 """""""
9753
9754 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9755 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9756 all types however.
9757
9758 ::
9759
9760       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9761       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9762       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9763       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9764       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9765
9766 Overview:
9767 """""""""
9768
9769 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9770 specified (positive or negative) power.
9771
9772 Arguments:
9773 """"""""""
9774
9775 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9776 to raise to that power.
9777
9778 Semantics:
9779 """"""""""
9780
9781 This function returns the first value raised to the second power,
9782 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9783 handles error conditions in the same way.
9784
9785 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9787
9788 Syntax:
9789 """""""
9790
9791 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9792 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9793 all types however.
9794
9795 ::
9796
9797       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9798       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9799       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9800       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9801       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9802
9803 Overview:
9804 """""""""
9805
9806 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9807
9808 Arguments:
9809 """"""""""
9810
9811 The argument and return value are floating point numbers of the same
9812 type.
9813
9814 Semantics:
9815 """"""""""
9816
9817 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9818 would, and handles error conditions in the same way.
9819
9820 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9822
9823 Syntax:
9824 """""""
9825
9826 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9827 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9828 all types however.
9829
9830 ::
9831
9832       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9833       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9834       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9835       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9836       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9837
9838 Overview:
9839 """""""""
9840
9841 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9842
9843 Arguments:
9844 """"""""""
9845
9846 The argument and return value are floating point numbers of the same
9847 type.
9848
9849 Semantics:
9850 """"""""""
9851
9852 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9853 would, and handles error conditions in the same way.
9854
9855 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9857
9858 Syntax:
9859 """""""
9860
9861 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9862 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9863 all types however.
9864
9865 ::
9866
9867       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9868       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9869       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9870       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9871       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9872
9873 Overview:
9874 """""""""
9875
9876 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9877
9878 Arguments:
9879 """"""""""
9880
9881 The argument and return value are floating point numbers of the same
9882 type.
9883
9884 Semantics:
9885 """"""""""
9886
9887 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9888 would, and handles error conditions in the same way.
9889
9890 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9892
9893 Syntax:
9894 """""""
9895
9896 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9897 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9898 all types however.
9899
9900 ::
9901
9902       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9903       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9904       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9905       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9906       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9907
9908 Overview:
9909 """""""""
9910
9911 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9912
9913 Arguments:
9914 """"""""""
9915
9916 The argument and return value are floating point numbers of the same
9917 type.
9918
9919 Semantics:
9920 """"""""""
9921
9922 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9923 would, and handles error conditions in the same way.
9924
9925 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9927
9928 Syntax:
9929 """""""
9930
9931 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9932 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9933 all types however.
9934
9935 ::
9936
9937       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9938       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9939       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9940       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9941       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9942
9943 Overview:
9944 """""""""
9945
9946 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9947
9948 Arguments:
9949 """"""""""
9950
9951 The argument and return value are floating point numbers of the same
9952 type.
9953
9954 Semantics:
9955 """"""""""
9956
9957 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9958 would, and handles error conditions in the same way.
9959
9960 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9962
9963 Syntax:
9964 """""""
9965
9966 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9967 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9968 all types however.
9969
9970 ::
9971
9972       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9973       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9974       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9975       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9976       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9977
9978 Overview:
9979 """""""""
9980
9981 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9982 operation.
9983
9984 Arguments:
9985 """"""""""
9986
9987 The argument and return value are floating point numbers of the same
9988 type.
9989
9990 Semantics:
9991 """"""""""
9992
9993 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9994 would, and does not set errno.
9995
9996 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9998
9999 Syntax:
10000 """""""
10001
10002 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10003 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10004 all types however.
10005
10006 ::
10007
10008       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10009       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10010       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10011       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10012       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10013
10014 Overview:
10015 """""""""
10016
10017 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10018 operand.
10019
10020 Arguments:
10021 """"""""""
10022
10023 The argument and return value are floating point numbers of the same
10024 type.
10025
10026 Semantics:
10027 """"""""""
10028
10029 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10030 would, and handles error conditions in the same way.
10031
10032 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10033 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10034
10035 Syntax:
10036 """""""
10037
10038 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10039 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10040 all types however.
10041
10042 ::
10043
10044       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10045       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10046       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10047       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10048       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10049
10050 Overview:
10051 """""""""
10052
10053 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10054 arguments.
10055
10056
10057 Arguments:
10058 """"""""""
10059
10060 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10061 type.
10062
10063 Semantics:
10064 """"""""""
10065
10066 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10067 fmin.
10068
10069 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10070 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10071 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10072 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10073
10074 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10076
10077 Syntax:
10078 """""""
10079
10080 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10081 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10082 all types however.
10083
10084 ::
10085
10086       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10087       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10088       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10089       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10090       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10091
10092 Overview:
10093 """""""""
10094
10095 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10096 arguments.
10097
10098
10099 Arguments:
10100 """"""""""
10101
10102 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10103 type.
10104
10105 Semantics:
10106 """"""""""
10107 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10108 fmax.
10109
10110 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10111 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10112 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10113 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10114
10115 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10117
10118 Syntax:
10119 """""""
10120
10121 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10122 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10123 all types however.
10124
10125 ::
10126
10127       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10128       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10129       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10130       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10131       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10132
10133 Overview:
10134 """""""""
10135
10136 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10137 first operand and the sign of the second operand.
10138
10139 Arguments:
10140 """"""""""
10141
10142 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10143 type.
10144
10145 Semantics:
10146 """"""""""
10147
10148 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10149 functions would, and handles error conditions in the same way.
10150
10151 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10153
10154 Syntax:
10155 """""""
10156
10157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10158 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10159 all types however.
10160
10161 ::
10162
10163       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10164       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10165       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10166       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10167       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10168
10169 Overview:
10170 """""""""
10171
10172 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The argument and return value are floating point numbers of the same
10178 type.
10179
10180 Semantics:
10181 """"""""""
10182
10183 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10184 would, and handles error conditions in the same way.
10185
10186 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10188
10189 Syntax:
10190 """""""
10191
10192 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10193 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10194 all types however.
10195
10196 ::
10197
10198       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10199       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10200       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10201       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10202       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10203
10204 Overview:
10205 """""""""
10206
10207 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10208
10209 Arguments:
10210 """"""""""
10211
10212 The argument and return value are floating point numbers of the same
10213 type.
10214
10215 Semantics:
10216 """"""""""
10217
10218 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10219 would, and handles error conditions in the same way.
10220
10221 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10223
10224 Syntax:
10225 """""""
10226
10227 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10228 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10229 all types however.
10230
10231 ::
10232
10233       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10234       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10235       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10236       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10237       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10238
10239 Overview:
10240 """""""""
10241
10242 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10243 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10244
10245 Arguments:
10246 """"""""""
10247
10248 The argument and return value are floating point numbers of the same
10249 type.
10250
10251 Semantics:
10252 """"""""""
10253
10254 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10255 would, and handles error conditions in the same way.
10256
10257 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10259
10260 Syntax:
10261 """""""
10262
10263 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10264 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10265 all types however.
10266
10267 ::
10268
10269       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10270       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10271       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10272       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10273       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10274
10275 Overview:
10276 """""""""
10277
10278 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10279 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10280 operand isn't an integer.
10281
10282 Arguments:
10283 """"""""""
10284
10285 The argument and return value are floating point numbers of the same
10286 type.
10287
10288 Semantics:
10289 """"""""""
10290
10291 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10292 would, and handles error conditions in the same way.
10293
10294 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10296
10297 Syntax:
10298 """""""
10299
10300 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10301 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10302 all types however.
10303
10304 ::
10305
10306       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10307       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10308       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10309       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10310       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10311
10312 Overview:
10313 """""""""
10314
10315 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10316 nearest integer.
10317
10318 Arguments:
10319 """"""""""
10320
10321 The argument and return value are floating point numbers of the same
10322 type.
10323
10324 Semantics:
10325 """"""""""
10326
10327 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10328 functions would, and handles error conditions in the same way.
10329
10330 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10332
10333 Syntax:
10334 """""""
10335
10336 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10337 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10338 all types however.
10339
10340 ::
10341
10342       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10343       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10344       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10345       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10346       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10347
10348 Overview:
10349 """""""""
10350
10351 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10352 nearest integer.
10353
10354 Arguments:
10355 """"""""""
10356
10357 The argument and return value are floating point numbers of the same
10358 type.
10359
10360 Semantics:
10361 """"""""""
10362
10363 This function returns the same values as the libm ``round``
10364 functions would, and handles error conditions in the same way.
10365
10366 Bit Manipulation Intrinsics
10367 ---------------------------
10368
10369 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10370 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10371
10372 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10374
10375 Syntax:
10376 """""""
10377
10378 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10379 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10380
10381 ::
10382
10383       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10384       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10385       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10386
10387 Overview:
10388 """""""""
10389
10390 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10391 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10392 These are useful for performing operations on data that is not in the
10393 target's native byte order.
10394
10395 Semantics:
10396 """"""""""
10397
10398 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10399 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10400 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10401 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10402 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10403 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10404 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10405 respectively).
10406
10407 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10408 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10409
10410 Syntax:
10411 """""""
10412
10413 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10414 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10415 support all bit widths or vector types, however.
10416
10417 ::
10418
10419       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10420       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10421       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10422       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10423       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10424       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10425
10426 Overview:
10427 """""""""
10428
10429 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10430 in a value.
10431
10432 Arguments:
10433 """"""""""
10434
10435 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10436 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10437 match the argument type.
10438
10439 Semantics:
10440 """"""""""
10441
10442 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10443 each element of a vector.
10444
10445 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10447
10448 Syntax:
10449 """""""
10450
10451 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10452 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10453 targets support all bit widths or vector types, however.
10454
10455 ::
10456
10457       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10458       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10459       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10460       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10461       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10462       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10463
10464 Overview:
10465 """""""""
10466
10467 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10468 leading zeros in a variable.
10469
10470 Arguments:
10471 """"""""""
10472
10473 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10474 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10475 type must match the first argument type.
10476
10477 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10478 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10479 defined result. Historically some architectures did not provide a
10480 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10481 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10482
10483 Semantics:
10484 """"""""""
10485
10486 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10487 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10488 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10489 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10490 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10491
10492 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10494
10495 Syntax:
10496 """""""
10497
10498 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10499 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10500 support all bit widths or vector types, however.
10501
10502 ::
10503
10504       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10505       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10506       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10507       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10508       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10509       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10510
10511 Overview:
10512 """""""""
10513
10514 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10515 trailing zeros.
10516
10517 Arguments:
10518 """"""""""
10519
10520 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10521 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10522 type must match the first argument type.
10523
10524 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10525 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10526 defined result. Historically some architectures did not provide a
10527 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10528 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10529
10530 Semantics:
10531 """"""""""
10532
10533 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10534 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10535 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10536 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10537 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10538
10539 .. _int_overflow:
10540
10541 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10542 -----------------------------------
10543
10544 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10545
10546 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10548
10549 Syntax:
10550 """""""
10551
10552 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10553 on any integer bit width.
10554
10555 ::
10556
10557       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10558       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10559       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10560
10561 Overview:
10562 """""""""
10563
10564 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10565 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10566 occurred during the signed summation.
10567
10568 Arguments:
10569 """"""""""
10570
10571 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10572 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10573 bit width. The second element of the result structure must be of type
10574 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10575 addition.
10576
10577 Semantics:
10578 """"""""""
10579
10580 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10581 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10582 first element of which is the signed summation, and the second element
10583 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10584 overflow.
10585
10586 Examples:
10587 """""""""
10588
10589 .. code-block:: llvm
10590
10591       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10592       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10593       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10594       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10595
10596 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10598
10599 Syntax:
10600 """""""
10601
10602 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10603 on any integer bit width.
10604
10605 ::
10606
10607       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10608       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10609       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10610
10611 Overview:
10612 """""""""
10613
10614 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10615 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10616 occurred during the unsigned summation.
10617
10618 Arguments:
10619 """"""""""
10620
10621 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10622 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10623 bit width. The second element of the result structure must be of type
10624 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10625 addition.
10626
10627 Semantics:
10628 """"""""""
10629
10630 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10631 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10632 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10633 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10634
10635 Examples:
10636 """""""""
10637
10638 .. code-block:: llvm
10639
10640       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10641       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10642       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10643       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10644
10645 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10647
10648 Syntax:
10649 """""""
10650
10651 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10652 on any integer bit width.
10653
10654 ::
10655
10656       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10657       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10658       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10659
10660 Overview:
10661 """""""""
10662
10663 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10664 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10665 overflow occurred during the signed subtraction.
10666
10667 Arguments:
10668 """"""""""
10669
10670 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10671 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10672 bit width. The second element of the result structure must be of type
10673 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10674 subtraction.
10675
10676 Semantics:
10677 """"""""""
10678
10679 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10680 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10681 first element of which is the subtraction, and the second element of
10682 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10683 overflow.
10684
10685 Examples:
10686 """""""""
10687
10688 .. code-block:: llvm
10689
10690       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10691       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10692       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10693       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10694
10695 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10697
10698 Syntax:
10699 """""""
10700
10701 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10702 on any integer bit width.
10703
10704 ::
10705
10706       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10707       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10708       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10709
10710 Overview:
10711 """""""""
10712
10713 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10714 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10715 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10716
10717 Arguments:
10718 """"""""""
10719
10720 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10721 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10722 bit width. The second element of the result structure must be of type
10723 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10724 subtraction.
10725
10726 Semantics:
10727 """"""""""
10728
10729 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10730 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10731 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10732 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10733 overflow.
10734
10735 Examples:
10736 """""""""
10737
10738 .. code-block:: llvm
10739
10740       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10741       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10742       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10743       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10744
10745 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10747
10748 Syntax:
10749 """""""
10750
10751 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10752 on any integer bit width.
10753
10754 ::
10755
10756       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10757       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10758       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10759
10760 Overview:
10761 """""""""
10762
10763 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10764 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10765 overflow occurred during the signed multiplication.
10766
10767 Arguments:
10768 """"""""""
10769
10770 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10771 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10772 bit width. The second element of the result structure must be of type
10773 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10774 multiplication.
10775
10776 Semantics:
10777 """"""""""
10778
10779 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10780 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10781 the first element of which is the multiplication, and the second element
10782 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10783 overflow.
10784
10785 Examples:
10786 """""""""
10787
10788 .. code-block:: llvm
10789
10790       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10791       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10792       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10793       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10794
10795 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10797
10798 Syntax:
10799 """""""
10800
10801 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10802 on any integer bit width.
10803
10804 ::
10805
10806       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10807       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10808       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10809
10810 Overview:
10811 """""""""
10812
10813 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10814 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10815 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10816
10817 Arguments:
10818 """"""""""
10819
10820 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10821 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10822 bit width. The second element of the result structure must be of type
10823 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10824 multiplication.
10825
10826 Semantics:
10827 """"""""""
10828
10829 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10830 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10831 the first element of which is the multiplication, and the second
10832 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10833 resulted in an overflow.
10834
10835 Examples:
10836 """""""""
10837
10838 .. code-block:: llvm
10839
10840       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10841       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10842       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10843       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10844
10845 Specialised Arithmetic Intrinsics
10846 ---------------------------------
10847
10848 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10850
10851 Syntax:
10852 """""""
10853
10854 ::
10855
10856       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10857       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10858
10859 Overview:
10860 """""""""
10861
10862 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10863 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10864 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10865 defined by IEEE-754-2008 to be:
10866
10867 ::
10868
10869       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10870       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10871       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10872
10873 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10874 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10875 according to section 6.2.
10876
10877 Examples of non-canonical encodings:
10878
10879 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10880   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10881 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10882   encodings.
10883 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10884   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10885   a zero of the same sign by this operation.
10886
10887 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10888 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10889 quiet NaN result.
10890
10891 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10892 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10893 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10894 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10895
10896 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10897
10898 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10899 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10900   to ``(x == y)``
10901
10902 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10903 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10904
10905 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10906 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10907 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10908 usual methods.
10909
10910 The canonicalization operation may be optimized away if:
10911
10912 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10913   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10914 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10915   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10916
10917 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10919
10920 Syntax:
10921 """""""
10922
10923 ::
10924
10925       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10926       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10927
10928 Overview:
10929 """""""""
10930
10931 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10932 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10933 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10934 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10935 and add instructions.
10936
10937 Arguments:
10938 """"""""""
10939
10940 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10941 multiplicands, a and b, and an addend c.
10942
10943 Semantics:
10944 """"""""""
10945
10946 The expression:
10947
10948 ::
10949
10950       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10951
10952 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10953 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10954 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10955 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10956 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10957 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10958
10959 Examples:
10960 """""""""
10961
10962 .. code-block:: llvm
10963
10964       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10965
10966
10967 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10969
10970 Syntax:
10971 """""""
10972 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10973
10974 .. code-block:: llvm
10975
10976       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10977
10978
10979 Overview:
10980 """""""""
10981
10982 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
10983 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
10984 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
10985 result will be truncated to the given type.
10986
10987 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10988 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
10989 behavior is undefined.
10990
10991 .. note::
10992
10993     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10994     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
10995     recommended for users to create them manually.
10996
10997 Arguments:
10998 """"""""""
10999
11000 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
11001
11002 Semantics:
11003 """"""""""
11004
11005 The expression::
11006
11007     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11008
11009 is equivalent to::
11010
11011     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11012     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11013     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11014     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11015
11016 and the expression::
11017
11018     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11019
11020 is equivalent to::
11021
11022     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11023     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11024     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11025     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11026
11027
11028 Half Precision Floating Point Intrinsics
11029 ----------------------------------------
11030
11031 For most target platforms, half precision floating point is a
11032 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11033 but does not support computation in the format.
11034
11035 This means that code must first load the half-precision floating point
11036 value as an i16, then convert it to float with
11037 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11038 then be performed on the float value (including extending to double
11039 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11040 if needed, then converted to i16 with
11041 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11042 i16 value.
11043
11044 .. _int_convert_to_fp16:
11045
11046 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11048
11049 Syntax:
11050 """""""
11051
11052 ::
11053
11054       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11055       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11056
11057 Overview:
11058 """""""""
11059
11060 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11061 conventional floating point type to half precision floating point format.
11062
11063 Arguments:
11064 """"""""""
11065
11066 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11067 converted.
11068
11069 Semantics:
11070 """"""""""
11071
11072 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11073 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11074 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11075
11076 Examples:
11077 """""""""
11078
11079 .. code-block:: llvm
11080
11081       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11082       store i16 %res, i16* @x, align 2
11083
11084 .. _int_convert_from_fp16:
11085
11086 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11088
11089 Syntax:
11090 """""""
11091
11092 ::
11093
11094       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11095       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11096
11097 Overview:
11098 """""""""
11099
11100 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11101 conversion from half precision floating point format to single precision
11102 floating point format.
11103
11104 Arguments:
11105 """"""""""
11106
11107 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11108 converted.
11109
11110 Semantics:
11111 """"""""""
11112
11113 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11114 conversion from half single precision floating point format to single
11115 precision floating point format. The input half-float value is
11116 represented by an ``i16`` value.
11117
11118 Examples:
11119 """""""""
11120
11121 .. code-block:: llvm
11122
11123       %a = load i16, i16* @x, align 2
11124       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11125
11126 .. _dbg_intrinsics:
11127
11128 Debugger Intrinsics
11129 -------------------
11130
11131 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11132 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11133 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11134 document.
11135
11136 Exception Handling Intrinsics
11137 -----------------------------
11138
11139 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11140 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11141 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11142
11143 .. _int_trampoline:
11144
11145 Trampoline Intrinsics
11146 ---------------------
11147
11148 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11149 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11150 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11151 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11152 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11153 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11154 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11155 extension.
11156
11157 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11158 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11159 It can be created as follows:
11160
11161 .. code-block:: llvm
11162
11163       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11164       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11165       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11166       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11167       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11168
11169 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11170 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11171
11172 .. _int_it:
11173
11174 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11176
11177 Syntax:
11178 """""""
11179
11180 ::
11181
11182       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11183
11184 Overview:
11185 """""""""
11186
11187 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11188 turning it into a trampoline.
11189
11190 Arguments:
11191 """"""""""
11192
11193 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11194 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11195 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11196 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11197 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11198 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11199 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11200 bitcast to an ``i8*``.
11201
11202 Semantics:
11203 """"""""""
11204
11205 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11206 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11207 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11208 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11209 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11210 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11211 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11212 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11213 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11214 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11215 modified, then the effect of any later call to the returned function
11216 pointer is undefined.
11217
11218 .. _int_at:
11219
11220 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11222
11223 Syntax:
11224 """""""
11225
11226 ::
11227
11228       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11229
11230 Overview:
11231 """""""""
11232
11233 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11234 a trampoline (passed as ``tramp``).
11235
11236 Arguments:
11237 """"""""""
11238
11239 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11240 code filled in by a previous call to
11241 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11242
11243 Semantics:
11244 """"""""""
11245
11246 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11247 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11248 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11249 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11250 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11251
11252 .. _int_mload_mstore:
11253
11254 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11255 ---------------------------------------
11256
11257 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.
11258
11259 .. _int_mload:
11260
11261 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11263
11264 Syntax:
11265 """""""
11266 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11267
11268 ::
11269
11270       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11271       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11272
11273 Overview:
11274 """""""""
11275
11276 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.
11277
11278
11279 Arguments:
11280 """"""""""
11281
11282 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.
11283
11284
11285 Semantics:
11286 """"""""""
11287
11288 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.
11289 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.
11290
11291
11292 ::
11293
11294        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11295
11296        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11297        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11298        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11299
11300 .. _int_mstore:
11301
11302 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11304
11305 Syntax:
11306 """""""
11307 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11308
11309 ::
11310
11311        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11312        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11313
11314 Overview:
11315 """""""""
11316
11317 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.
11318
11319 Arguments:
11320 """"""""""
11321
11322 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.
11323
11324
11325 Semantics:
11326 """"""""""
11327
11328 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.
11329 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.
11330
11331 ::
11332
11333        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11334
11335        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11336        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11337        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11338        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11339
11340
11341 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11342 -------------------------------------------
11343
11344 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.
11345
11346 .. _int_mgather:
11347
11348 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11350
11351 Syntax:
11352 """""""
11353 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.
11354
11355 ::
11356
11357       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11358       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11359
11360 Overview:
11361 """""""""
11362
11363 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.
11364
11365
11366 Arguments:
11367 """"""""""
11368
11369 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.
11370
11371
11372 Semantics:
11373 """"""""""
11374
11375 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.
11376 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.
11377
11378
11379 ::
11380
11381        %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>)
11382
11383        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11384        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11385        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11386        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11387        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11388
11389        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11390        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11391        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11392        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11393
11394        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11395        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11396        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11397        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11398
11399 .. _int_mscatter:
11400
11401 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11403
11404 Syntax:
11405 """""""
11406 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.
11407
11408 ::
11409
11410        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11411        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11412
11413 Overview:
11414 """""""""
11415
11416 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.
11417
11418 Arguments:
11419 """"""""""
11420
11421 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.
11422
11423
11424 Semantics:
11425 """"""""""
11426
11427 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11428
11429 ::
11430
11431        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11432        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11433
11434        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11435        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11436        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11437        ..
11438        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11439        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11440        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11441        ..
11442        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11443        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11444        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11445        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11446        ..
11447        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11448
11449
11450 Memory Use Markers
11451 ------------------
11452
11453 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11454 memory objects and ranges where variables are immutable.
11455
11456 .. _int_lifestart:
11457
11458 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11460
11461 Syntax:
11462 """""""
11463
11464 ::
11465
11466       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11467
11468 Overview:
11469 """""""""
11470
11471 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11472 object's lifetime.
11473
11474 Arguments:
11475 """"""""""
11476
11477 The first argument is a constant integer representing the size of the
11478 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11479 to the object.
11480
11481 Semantics:
11482 """"""""""
11483
11484 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11485 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11486 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11487 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11488
11489 .. _int_lifeend:
11490
11491 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11493
11494 Syntax:
11495 """""""
11496
11497 ::
11498
11499       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11500
11501 Overview:
11502 """""""""
11503
11504 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11505 object's lifetime.
11506
11507 Arguments:
11508 """"""""""
11509
11510 The first argument is a constant integer representing the size of the
11511 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11512 to the object.
11513
11514 Semantics:
11515 """"""""""
11516
11517 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11518 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11519 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11520 object following this intrinsic may be removed as dead.
11521
11522 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11524
11525 Syntax:
11526 """""""
11527
11528 ::
11529
11530       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11531
11532 Overview:
11533 """""""""
11534
11535 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11536 a memory object will not change.
11537
11538 Arguments:
11539 """"""""""
11540
11541 The first argument is a constant integer representing the size of the
11542 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11543 to the object.
11544
11545 Semantics:
11546 """"""""""
11547
11548 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11549 the return value, the referenced memory location is constant and
11550 unchanging.
11551
11552 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11554
11555 Syntax:
11556 """""""
11557
11558 ::
11559
11560       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11561
11562 Overview:
11563 """""""""
11564
11565 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11566 memory object are mutable.
11567
11568 Arguments:
11569 """"""""""
11570
11571 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11572 The second argument is a constant integer representing the size of the
11573 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11574 pointer to the object.
11575
11576 Semantics:
11577 """"""""""
11578
11579 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11580
11581 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11583
11584 Syntax:
11585 """""""
11586
11587 ::
11588
11589       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11590
11591 Overview:
11592 """""""""
11593
11594 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11595 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11596 value that does not carry the invariant information.
11597
11598
11599 Arguments:
11600 """"""""""
11601
11602 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11603 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11604
11605 Semantics:
11606 """"""""""
11607
11608 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11609 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11610
11611 General Intrinsics
11612 ------------------
11613
11614 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11615 purpose.
11616
11617 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11619
11620 Syntax:
11621 """""""
11622
11623 ::
11624
11625       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11626
11627 Overview:
11628 """""""""
11629
11630 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11631
11632 Arguments:
11633 """"""""""
11634
11635 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11636 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11637 source file name, and the last argument is the line number.
11638
11639 Semantics:
11640 """"""""""
11641
11642 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11643 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11644 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11645 ignored by code generation and optimization.
11646
11647 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11649
11650 Syntax:
11651 """""""
11652
11653 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11654 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11655 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11656 '``0``'.
11657
11658 ::
11659
11660       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11661       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11662       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11663       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11664       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11665
11666 Overview:
11667 """""""""
11668
11669 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11670
11671 Arguments:
11672 """"""""""
11673
11674 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11675 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11676 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11677 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11678
11679 Semantics:
11680 """"""""""
11681
11682 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11683 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11684 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11685 generation and optimization.
11686
11687 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11689
11690 Syntax:
11691 """""""
11692
11693 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11694 any integer bit width.
11695
11696 ::
11697
11698       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11699       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11700       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11701       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11702       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11703
11704 Overview:
11705 """""""""
11706
11707 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11708
11709 Arguments:
11710 """"""""""
11711
11712 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11713 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11714 global string which is the source file name, and the last argument is
11715 the line number. It returns the value of the first argument.
11716
11717 Semantics:
11718 """"""""""
11719
11720 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11721 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11722 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11723 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11724
11725 '``llvm.trap``' Intrinsic
11726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11727
11728 Syntax:
11729 """""""
11730
11731 ::
11732
11733       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11734
11735 Overview:
11736 """""""""
11737
11738 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11739
11740 Arguments:
11741 """"""""""
11742
11743 None.
11744
11745 Semantics:
11746 """"""""""
11747
11748 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11749 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11750 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11751
11752 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11753 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11754
11755 Syntax:
11756 """""""
11757
11758 ::
11759
11760       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11761
11762 Overview:
11763 """""""""
11764
11765 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11766
11767 Arguments:
11768 """"""""""
11769
11770 None.
11771
11772 Semantics:
11773 """"""""""
11774
11775 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11776 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11777 debugger.
11778
11779 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11781
11782 Syntax:
11783 """""""
11784
11785 ::
11786
11787       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11788
11789 Overview:
11790 """""""""
11791
11792 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11793 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11794 is placed on the stack before local variables.
11795
11796 Arguments:
11797 """"""""""
11798
11799 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11800 The first argument is the value loaded from the stack guard
11801 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11802 enough space to hold the value of the guard.
11803
11804 Semantics:
11805 """"""""""
11806
11807 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11808 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11809 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11810 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11811 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11812 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11813 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11814
11815 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11817
11818 Syntax:
11819 """""""
11820
11821 ::
11822
11823       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11824
11825 Overview:
11826 """""""""
11827
11828 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11829 created stack protector and if they are not equal calls the
11830 ``__stack_chk_fail()`` function.
11831
11832 Arguments:
11833 """"""""""
11834
11835 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11836 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11837
11838 Semantics:
11839 """"""""""
11840
11841 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11842 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11843 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11844
11845 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11846 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11847 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11848 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11849 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11850 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11851 codegen after the tail call decision has occurred.
11852
11853 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11854 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11855
11856 Syntax:
11857 """""""
11858
11859 ::
11860
11861       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11862       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11863
11864 Overview:
11865 """""""""
11866
11867 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11868 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11869 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11870 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11871 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11872 other object.
11873
11874 Arguments:
11875 """"""""""
11876
11877 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11878 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11879 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11880 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11881 only accepts constants.
11882
11883 Semantics:
11884 """"""""""
11885
11886 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11887 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11888 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11889 on the ``min`` argument).
11890
11891 '``llvm.expect``' Intrinsic
11892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11893
11894 Syntax:
11895 """""""
11896
11897 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11898 integer bit width.
11899
11900 ::
11901
11902       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11903       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11904       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11905
11906 Overview:
11907 """""""""
11908
11909 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11910 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11911
11912 Arguments:
11913 """"""""""
11914
11915 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11916 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11917 constant value, variables are not allowed.
11918
11919 Semantics:
11920 """"""""""
11921
11922 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11923
11924 .. _int_assume:
11925
11926 '``llvm.assume``' Intrinsic
11927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11928
11929 Syntax:
11930 """""""
11931
11932 ::
11933
11934       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11935
11936 Overview:
11937 """""""""
11938
11939 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11940 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11941 of the code.
11942
11943 Arguments:
11944 """"""""""
11945
11946 The condition which the optimizer may assume is always true.
11947
11948 Semantics:
11949 """"""""""
11950
11951 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11952 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11953 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11954 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11955 violated during execution, the behavior is undefined.
11956
11957 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11958 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11959 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11960 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11961 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11962 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11963 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11964 optimizer.
11965
11966 .. _bitset.test:
11967
11968 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11970
11971 Syntax:
11972 """""""
11973
11974 ::
11975
11976       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11977
11978
11979 Arguments:
11980 """"""""""
11981
11982 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11983 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
11984
11985 Overview:
11986 """""""""
11987
11988 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11989 member of the given bitset.
11990
11991 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11993
11994 Syntax:
11995 """""""
11996
11997 ::
11998
11999       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12000
12001 Overview:
12002 """""""""
12003
12004 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12005 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12006 with an invoke instruction.
12007
12008 Arguments:
12009 """"""""""
12010
12011 None.
12012
12013 Semantics:
12014 """"""""""
12015
12016 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12017 by codegen.
12018
12019 Stack Map Intrinsics
12020 --------------------
12021
12022 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12023 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12024 are described in :doc:`StackMaps`.