38e8fe2b2014901311f623db9bb597b58fb788af
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form:
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time. All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1223     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1224     original position in the program, where control equivalence is defined as
1225     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1226 ``inlinehint``
1227     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1228     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1229     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1230     inliner.
1231 ``jumptable``
1232     This attribute indicates that the function should be added to a
1233     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1234     references to this function should be replaced with a reference to the
1235     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1236     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1237     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1238     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1239 ``minsize``
1240     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1241     passes make choices that keep the code size of this function as small
1242     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1243     performance in order to minimize the size of the generated code.
1244 ``naked``
1245     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1246     function. This can have very system-specific consequences.
1247 ``nobuiltin``
1248     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1249     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1250     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1251     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1252     and on function declarations and definitions.
1253 ``noduplicate``
1254     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1255     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1256     within its parent function, but may not be duplicated within
1257     its parent function.
1258
1259     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1260     be an inlining candidate, provided that the call is not
1261     duplicated by inlining. That implies that the function has
1262     internal linkage and only has one call site, so the original
1263     call is dead after inlining.
1264 ``noimplicitfloat``
1265     This attributes disables implicit floating point instructions.
1266 ``noinline``
1267     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1268     function in any situation. This attribute may not be used together
1269     with the ``alwaysinline`` attribute.
1270 ``nonlazybind``
1271     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1272     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1273     startup time if the function is not called during program startup.
1274 ``noredzone``
1275     This attribute indicates that the code generator should not use a
1276     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1277 ``noreturn``
1278     This function attribute indicates that the function never returns
1279     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1280     function ever does dynamically return.
1281 ``nounwind``
1282     This function attribute indicates that the function never raises an
1283     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1284     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1285     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1286     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1287     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1288 ``optnone``
1289     This function attribute indicates that the function is not optimized
1290     by any optimization or code generator passes with the
1291     exception of interprocedural optimization passes.
1292     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1293     attribute; this attribute is also incompatible
1294     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1295
1296     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1297     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1298     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1299     candidates for inlining into the body of this function.
1300 ``optsize``
1301     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1302     passes make choices that keep the code size of this function low,
1303     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1304     long as they do not significantly impact runtime performance.
1305 ``readnone``
1306     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1307     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1308     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1309     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1310     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1311     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1312     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1313     the ``C++`` exception throwing methods.
1314
1315     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1316     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1317     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1318 ``readonly``
1319     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1320     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1321     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1322     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1323     state that may be set in the caller. A readonly function always
1324     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1325     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1326     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1327     methods.
1328
1329     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1330     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1331     the pointer points to.
1332 ``argmemonly``
1333     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1334     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1335     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1336     function can refer to memory only using pointers based on its function
1337     arguments.
1338     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1339     in order to specify that function reads only from its arguments.
1340 ``returns_twice``
1341     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1342     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1343     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1344     functions.
1345 ``safestack``
1346     This attribute indicates that
1347     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1348     protection is enabled for this function.
1349
1350     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1351     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1352     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1353     function will have a ``safestack`` attribute.
1354 ``sanitize_address``
1355     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1356     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_memory``
1358     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1359     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_thread``
1361     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1362     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1363 ``ssp``
1364     This attribute indicates that the function should emit a stack
1365     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1366     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1367     return from the function to see if it has been overwritten. A
1368     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1369     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1372     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1373     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1374       ``ssp-buffer-size``.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378
1379     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1380     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1381     function will have an ``ssp`` attribute.
1382 ``sspreq``
1383     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1384     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1385     attribute.
1386
1387     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1388     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1389     The specific layout rules are:
1390
1391     #. Large arrays and structures containing large arrays
1392        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1393     #. Small arrays and structures containing small arrays
1394        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1395     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1396        protector.
1397
1398     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1399     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1400     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1401     an ``sspreq`` attribute.
1402 ``sspstrong``
1403     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1404     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1405     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1406     will enable protectors for functions with:
1407
1408     - Arrays of any size and type
1409     - Aggregates containing an array of any size and type.
1410     - Calls to alloca().
1411     - Local variables that have had their address taken.
1412
1413     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1414     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1415     The specific layout rules are:
1416
1417     #. Large arrays and structures containing large arrays
1418        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1419     #. Small arrays and structures containing small arrays
1420        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1421     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1422        protector.
1423
1424     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1425
1426     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1428     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1429 ``"thunk"``
1430     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1431     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1432     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1433     match the thunk target prototype.
1434 ``uwtable``
1435     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1436     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1437     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1438     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1439     units.
1440
1441 .. _moduleasm:
1442
1443 Module-Level Inline Assembly
1444 ----------------------------
1445
1446 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1447 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1448 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1449 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1450
1451 .. code-block:: llvm
1452
1453     module asm "inline asm code goes here"
1454     module asm "more can go here"
1455
1456 The strings can contain any character by escaping non-printable
1457 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1458 two digit hex code for the number.
1459
1460 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1461 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1462
1463 .. _langref_datalayout:
1464
1465 Data Layout
1466 -----------
1467
1468 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1469 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1470 simply:
1471
1472 .. code-block:: llvm
1473
1474     target datalayout = "layout specification"
1475
1476 The *layout specification* consists of a list of specifications
1477 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1478 with a letter and may include other information after the letter to
1479 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1480 as follows:
1481
1482 ``E``
1483     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1484     the bits with the most significance have the lowest address
1485     location.
1486 ``e``
1487     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1488     is, the bits with the least significance have the lowest address
1489     location.
1490 ``S<size>``
1491     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1492     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1493     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1494     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1495     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1496     alignment promotions.
1497 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1498     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1499     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1500     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1501     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1502     in the range [1,2^23).
1503 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1505     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1506 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1508     ``<size>``.
1509 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1510     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1511     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1512     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1513     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1514     targets.
1515 ``a:<abi>:<pref>``
1516     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1517 ``m:<mangling>``
1518     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1519     options are
1520
1521     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1522     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1523     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1524       symbols get a ``_`` prefix.
1525     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1526       functions also get a suffix based on the frame size.
1527 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1528     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1529     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1530     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1531     this set are considered to support most general arithmetic operations
1532     efficiently.
1533
1534 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1535 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1536 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1537
1538 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1539 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1540 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1541 specifications are given in this list:
1542
1543 -  ``E`` - big endian
1544 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1545 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1546    same as the default address space.
1547 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1548 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1549 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1550 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1551 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1552 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1553    alignment of 64-bits
1554 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1555 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1556 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1557 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1558 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1559 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1560 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1561
1562 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1563 following rules:
1564
1565 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1566    that specification is used.
1567 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1568    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1569    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1570    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1571    given the default specifications above, the i7 type will use the
1572    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1573    alignment of i64 (largest specified).
1574 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1575    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1576    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1577    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1578
1579 The function of the data layout string may not be what you expect.
1580 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1581 the code generator should use.
1582
1583 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1584 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1585 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1586 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1587 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1588 don't specify the string, the default specifications will be used to
1589 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1590 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1591 these default specifications.
1592
1593 .. _langref_triple:
1594
1595 Target Triple
1596 -------------
1597
1598 A module may specify a target triple string that describes the target
1599 host. The syntax for the target triple is simply:
1600
1601 .. code-block:: llvm
1602
1603     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1604
1605 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1606 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1607
1608 ::
1609
1610     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1611     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1612
1613 This information is passed along to the backend so that it generates
1614 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1615 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1616
1617 .. _pointeraliasing:
1618
1619 Pointer Aliasing Rules
1620 ----------------------
1621
1622 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1623 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1624 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1625 to the following rules:
1626
1627 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1628    value it is *based* on.
1629 -  An address of a global variable is associated with the address range
1630    of the variable's storage.
1631 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1632    address range of the allocated storage.
1633 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1634    address.
1635 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1636    a function not defined within LLVM may be associated with address
1637    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1638    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1639    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1640
1641 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1642 following rules:
1643
1644 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1645    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1646 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1647    ``bitcast``.
1648 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1649    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1650    the pointer's value.
1651 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1652
1653 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1654 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1655
1656 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1657 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1658 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1659 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1660 alignment of the store.
1661
1662 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1663 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1664 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1665 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1666 alias analysis.
1667
1668 .. _volatile:
1669
1670 Volatile Memory Accesses
1671 ------------------------
1672
1673 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1674 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1675 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1676 volatile operations or change their order of execution relative to other
1677 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1678 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1679 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1680
1681 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1682 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1683 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1684 target-legal volatile load/store instructions.
1685
1686 .. admonition:: Rationale
1687
1688  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1689  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1690  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1691  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1692  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1693  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1694  do not violate the frontend's contract with the language.
1695
1696 .. _memmodel:
1697
1698 Memory Model for Concurrent Operations
1699 --------------------------------------
1700
1701 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1702 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1703 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1704 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1705
1706 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1707
1708 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1709 that
1710
1711 -  Is a superset of single-thread program order, and
1712 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1713    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1714    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1715    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1716    Constraints <ordering>`).
1717
1718 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1719 between a thread and signals executing inside that thread.
1720
1721 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1722 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1723 (defined) write operations (store instructions, atomic
1724 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1725 section, initialized globals are considered to have a write of the
1726 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1727 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1728 may see any write to the same byte, except:
1729
1730 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1731    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1732    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1733 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1734    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1735
1736 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1737
1738 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1739    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1740    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1741    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1742    synchronization.)
1743 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1744    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1745 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1746    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1747 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1748    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1749    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1750    constraints on how the choice is made.
1751 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1752
1753 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1754 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1755 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1756 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1757 than one instruction to read the series of bytes.
1758
1759 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1760 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1761 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1762 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1763 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1764 from an address, introducing a store can change a load that may see
1765 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1766
1767 .. _ordering:
1768
1769 Atomic Memory Ordering Constraints
1770 ----------------------------------
1771
1772 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1773 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1774 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1775 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1776 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1777 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1778 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1779 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1780 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1781 differently since they don't take an address. See that instruction's
1782 documentation for details.
1783
1784 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1785 :doc:`Atomics`.
1786
1787 ``unordered``
1788     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1789     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1790     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1791     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1792     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1793     to make them atomic in any interesting way.
1794 ``monotonic``
1795     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1796     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1797     address. All modification orders must be compatible with the
1798     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1799     orders can be combined to a global total order for the whole program
1800     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1801     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1802     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1803     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1804     happens before another atomic read of the same address, the later
1805     read must see the same value or a later value in the address's
1806     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1807     stronger) operations on the same address. If an address is written
1808     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1809     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1810     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_relaxed``.
1812 ``acquire``
1813     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1814     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1815     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1816 ``release``
1817     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1818     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1819     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1820     complete description; see the C++0x definition of a release
1821     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1822     ``memory_order_release``.
1823 ``acq_rel`` (acquire+release)
1824     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1825     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1826 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1827     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1828     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1829     writes), there is a global total order on all
1830     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1831     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1832     modification orders of all the affected addresses. Each
1833     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1834     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1835     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1836
1837 .. _singlethread:
1838
1839 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1840 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1841 other operations running in the same thread (for example, in signal
1842 handlers).
1843
1844 .. _fastmath:
1845
1846 Fast-Math Flags
1847 ---------------
1848
1849 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1850 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1851 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1852 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1853
1854 ``nnan``
1855    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1856    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1857    NaNs, but the value of the result is undefined.
1858
1859 ``ninf``
1860    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1861    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1862    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1863
1864 ``nsz``
1865    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1866    argument or result as insignificant.
1867
1868 ``arcp``
1869    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1870    argument rather than perform division.
1871
1872 ``fast``
1873    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1874    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1875    flag implies all the others.
1876
1877 .. _uselistorder:
1878
1879 Use-list Order Directives
1880 -------------------------
1881
1882 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1883 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1884 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1885 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1886
1887 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1888 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1889 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1890
1891 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1892 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1893 function's scope.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1900     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1901
1902 :Examples:
1903
1904 ::
1905
1906     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1907     entry:
1908       ; ... instructions ...
1909     bb:
1910       ; ... instructions ...
1911
1912       ; At function scope.
1913       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1914       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1915     }
1916
1917     ; At global scope.
1918     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1919     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1920     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1921     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1922
1923 .. _typesystem:
1924
1925 Type System
1926 ===========
1927
1928 The LLVM type system is one of the most important features of the
1929 intermediate representation. Being typed enables a number of
1930 optimizations to be performed on the intermediate representation
1931 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1932 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1933 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1934 not feasible to perform on normal three address code representations.
1935
1936 .. _t_void:
1937
1938 Void Type
1939 ---------
1940
1941 :Overview:
1942
1943
1944 The void type does not represent any value and has no size.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948
1949 ::
1950
1951       void
1952
1953
1954 .. _t_function:
1955
1956 Function Type
1957 -------------
1958
1959 :Overview:
1960
1961
1962 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1963 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1964 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1965 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1966
1967 :Syntax:
1968
1969 ::
1970
1971       <returntype> (<parameter list>)
1972
1973 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1974 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1975 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
1976 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1977 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
1978 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1979
1980 :Examples:
1981
1982 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1983 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1984 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1985 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1986 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1987 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1988 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1990 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991
1992 .. _t_firstclass:
1993
1994 First Class Types
1995 -----------------
1996
1997 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1998 Values of these types are the only ones which can be produced by
1999 instructions.
2000
2001 .. _t_single_value:
2002
2003 Single Value Types
2004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2005
2006 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2007
2008 .. _t_integer:
2009
2010 Integer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2016 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2017 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023       iN
2024
2025 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2026 value.
2027
2028 Examples:
2029 *********
2030
2031 +----------------+------------------------------------------------+
2032 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2033 +----------------+------------------------------------------------+
2034 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2035 +----------------+------------------------------------------------+
2036 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2037 +----------------+------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_floating:
2040
2041 Floating Point Types
2042 """"""""""""""""""""
2043
2044 .. list-table::
2045    :header-rows: 1
2046
2047    * - Type
2048      - Description
2049
2050    * - ``half``
2051      - 16-bit floating point value
2052
2053    * - ``float``
2054      - 32-bit floating point value
2055
2056    * - ``double``
2057      - 64-bit floating point value
2058
2059    * - ``fp128``
2060      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2061
2062    * - ``x86_fp80``
2063      -  80-bit floating point value (X87)
2064
2065    * - ``ppc_fp128``
2066      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2067
2068 X86_mmx Type
2069 """"""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2074 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2075 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2076 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2077 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2078 of this type.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082 ::
2083
2084       x86_mmx
2085
2086
2087 .. _t_pointer:
2088
2089 Pointer Type
2090 """"""""""""
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2095 commonly used to reference objects in memory.
2096
2097 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2098 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2099 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2100 are target-specific.
2101
2102 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2103 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2104
2105 :Syntax:
2106
2107 ::
2108
2109       <type> *
2110
2111 :Examples:
2112
2113 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2115 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2117 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2119 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120
2121 .. _t_vector:
2122
2123 Vector Type
2124 """""""""""
2125
2126 :Overview:
2127
2128 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2129 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2130 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2131 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2132 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2133
2134 :Syntax:
2135
2136 ::
2137
2138       < <# elements> x <elementtype> >
2139
2140 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2141 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2142 of size zero are not allowed.
2143
2144 :Examples:
2145
2146 +-------------------+--------------------------------------------------+
2147 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2148 +-------------------+--------------------------------------------------+
2149 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2150 +-------------------+--------------------------------------------------+
2151 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2152 +-------------------+--------------------------------------------------+
2153 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2154 +-------------------+--------------------------------------------------+
2155
2156 .. _t_label:
2157
2158 Label Type
2159 ^^^^^^^^^^
2160
2161 :Overview:
2162
2163 The label type represents code labels.
2164
2165 :Syntax:
2166
2167 ::
2168
2169       label
2170
2171 .. _t_metadata:
2172
2173 Metadata Type
2174 ^^^^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2179 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2180
2181 :Syntax:
2182
2183 ::
2184
2185       metadata
2186
2187 .. _t_aggregate:
2188
2189 Aggregate Types
2190 ^^^^^^^^^^^^^^^
2191
2192 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2193 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2194 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2195 aggregate types.
2196
2197 .. _t_array:
2198
2199 Array Type
2200 """"""""""
2201
2202 :Overview:
2203
2204 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2205 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2206 elements) and an underlying data type.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       [<# elements> x <elementtype>]
2213
2214 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2215 be any type with a size.
2216
2217 :Examples:
2218
2219 +------------------+--------------------------------------+
2220 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2221 +------------------+--------------------------------------+
2222 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2223 +------------------+--------------------------------------+
2224 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2225 +------------------+--------------------------------------+
2226
2227 Here are some examples of multidimensional arrays:
2228
2229 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2230 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2231 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2232 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2233 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2234 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2235 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2236
2237 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2238 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2239 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2240 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2241 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2242 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2243 example.
2244
2245 .. _t_struct:
2246
2247 Structure Type
2248 """"""""""""""
2249
2250 :Overview:
2251
2252 The structure type is used to represent a collection of data members
2253 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2254 a size.
2255
2256 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2257 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2258 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2259 '``insertvalue``' instructions.
2260
2261 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2262 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2263 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2264 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2265 required to match what the underlying code generator expects.
2266
2267 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2268 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2269 identified types are always defined at the top level with a name.
2270 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2271 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2272 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2273
2274 :Syntax:
2275
2276 ::
2277
2278       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2279       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2280
2281 :Examples:
2282
2283 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2284 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2285 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2286 | ``{ 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``.  |
2287 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2288 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2289 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_opaque:
2292
2293 Opaque Structure Types
2294 """"""""""""""""""""""
2295
2296 :Overview:
2297
2298 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2299 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2300 notion of a forward declared structure.
2301
2302 :Syntax:
2303
2304 ::
2305
2306       %X = type opaque
2307       %52 = type opaque
2308
2309 :Examples:
2310
2311 +--------------+-------------------+
2312 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2313 +--------------+-------------------+
2314
2315 .. _constants:
2316
2317 Constants
2318 =========
2319
2320 LLVM has several different basic types of constants. This section
2321 describes them all and their syntax.
2322
2323 Simple Constants
2324 ----------------
2325
2326 **Boolean constants**
2327     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2328     of the ``i1`` type.
2329 **Integer constants**
2330     Standard integers (such as '4') are constants of the
2331     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2332     integer types.
2333 **Floating point constants**
2334     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2335     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2336     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2337     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2338     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2339     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2340     point <t_floating>` type.
2341 **Null pointer constants**
2342     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2343     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2344
2345 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2346 floating point constants. For example, the form
2347 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2348 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2349 constants are required (and the only time that they are generated by the
2350 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2351 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2352 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2353 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2354 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2355
2356 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2357 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2358 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2359 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2360 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2361 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2362 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2363 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2364 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2365 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2366 will only work if they match the long double format on your target.
2367 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2368 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2369 (sign bit at the left).
2370
2371 There are no constants of type x86_mmx.
2372
2373 .. _complexconstants:
2374
2375 Complex Constants
2376 -----------------
2377
2378 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2379 constants and smaller complex constants.
2380
2381 **Structure constants**
2382     Structure constants are represented with notation similar to
2383     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2384     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2385     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2386     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2387     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2388     must match those specified by the type.
2389 **Array constants**
2390     Array constants are represented with notation similar to array type
2391     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2392     square brackets (``[]``)). For example:
2393     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2394     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2395     match those specified by the type. As a special case, character array
2396     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2397     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2398 **Vector constants**
2399     Vector constants are represented with notation similar to vector
2400     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2401     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2402     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2403     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2404     elements must match those specified by the type.
2405 **Zero initialization**
2406     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2407     value to zero of *any* type, including scalar and
2408     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2409     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2410     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2411 **Metadata node**
2412     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2413     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2414     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2415     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2416     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2417     information such as debug info.
2418
2419 Global Variable and Function Addresses
2420 --------------------------------------
2421
2422 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2423 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2424 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2425 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2426 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2427 file:
2428
2429 .. code-block:: llvm
2430
2431     @X = global i32 17
2432     @Y = global i32 42
2433     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2434
2435 .. _undefvalues:
2436
2437 Undefined Values
2438 ----------------
2439
2440 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2441 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2442 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2443 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2444
2445 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2446 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2447 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2448 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452       %A = add %X, undef
2453       %B = sub %X, undef
2454       %C = xor %X, undef
2455     Safe:
2456       %A = undef
2457       %B = undef
2458       %C = undef
2459
2460 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2461 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465       %A = or %X, undef
2466       %B = and %X, undef
2467     Safe:
2468       %A = -1
2469       %B = 0
2470     Unsafe:
2471       %A = undef
2472       %B = undef
2473
2474 These logical operations have bits that are not always affected by the
2475 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2476 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2477 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2478 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2479 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2480 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2481 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2482 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2483
2484 .. code-block:: llvm
2485
2486       %A = select undef, %X, %Y
2487       %B = select undef, 42, %Y
2488       %C = select %X, %Y, undef
2489     Safe:
2490       %A = %X     (or %Y)
2491       %B = 42     (or %Y)
2492       %C = %Y
2493     Unsafe:
2494       %A = undef
2495       %B = undef
2496       %C = undef
2497
2498 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2499 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2500 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2501 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2502 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2503 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2504 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508       %A = xor undef, undef
2509
2510       %B = undef
2511       %C = xor %B, %B
2512
2513       %D = undef
2514       %E = icmp slt %D, 4
2515       %F = icmp gte %D, 4
2516
2517     Safe:
2518       %A = undef
2519       %B = undef
2520       %C = undef
2521       %D = undef
2522       %E = undef
2523       %F = undef
2524
2525 This example points out that two '``undef``' operands are not
2526 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2527 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2528 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2529 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2530 its value over its "live range". This is true because the variable
2531 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2532 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2533 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2534 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2535 uses with" concept would not hold.
2536
2537 .. code-block:: llvm
2538
2539       %A = fdiv undef, %X
2540       %B = fdiv %X, undef
2541     Safe:
2542       %A = undef
2543     b: unreachable
2544
2545 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2546 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2547 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2548 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2549 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2550 However, in the second example, we can make a more aggressive
2551 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2552 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2553 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2554 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2555 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2556 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     a:  store undef -> %X
2561     b:  store %X -> undef
2562     Safe:
2563     a: <deleted>
2564     b: unreachable
2565
2566 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2567 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2568 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2569 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2570 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2571
2572 .. _poisonvalues:
2573
2574 Poison Values
2575 -------------
2576
2577 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2578 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2579 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2580 that results in undefined behavior.
2581
2582 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2583 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2584 the ``nsw`` flag.
2585
2586 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2587
2588 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2589 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2590    their dynamic predecessor basic block.
2591 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2592    in the dynamic callers of their functions.
2593 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2594    instructions that dynamically transfer control back to them.
2595 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2596    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2597    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2598 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2599    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2600    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2601    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2602 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2603    most recent preceding instruction with externally visible side
2604    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2605    operations <volatile>`.)
2606 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2607    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2608    multiple successors and the instruction is always executed when
2609    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2610    when control is transferred to another.
2611 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2612    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2613    be different if the terminator had transferred control to a different
2614    successor.
2615 -  Dependence is transitive.
2616
2617 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2618 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2619 on a poison value has undefined behavior.
2620
2621 Here are some examples:
2622
2623 .. code-block:: llvm
2624
2625     entry:
2626       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2627       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2628       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2629       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2630
2631       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2632       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2633
2634       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2635
2636       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2637       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2638       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2639       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2640
2641       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2642       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2643
2644     true:
2645       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2646                                            ; it has undefined behavior.
2647       br label %end
2648
2649     end:
2650       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2651                                            ; Both edges into this PHI are
2652                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2653                                            ; always results in a poison value.
2654
2655       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2656                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2657                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2658
2659       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2660                                            ; The same branch again, but this time the
2661                                            ; true block doesn't have side effects.
2662
2663     second_true:
2664       ; No side effects!
2665       ret void
2666
2667     second_end:
2668       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2669                                            ; on the store in %end. Also, it is
2670                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2671                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2672                                            ; behavior in this example).
2673
2674 .. _blockaddress:
2675
2676 Addresses of Basic Blocks
2677 -------------------------
2678
2679 ``blockaddress(@function, %block)``
2680
2681 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2682 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2683 Taking the address of the entry block is illegal.
2684
2685 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2686 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2687 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2688 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2689 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2690 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2691 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2692 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2693 instruction.
2694
2695 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2696 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2697
2698 .. _constantexprs:
2699
2700 Constant Expressions
2701 --------------------
2702
2703 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2704 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2705 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2706 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2707 The following is the syntax for constant expressions:
2708
2709 ``trunc (CST to TYPE)``
2710     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2711     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2712 ``zext (CST to TYPE)``
2713     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2714     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2715 ``sext (CST to TYPE)``
2716     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2717     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2718 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2719     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2720     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2721     must be floating point.
2722 ``fpext (CST to TYPE)``
2723     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2724     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2725     floating point.
2726 ``fptoui (CST to TYPE)``
2727     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2728     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2729     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2730     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2731     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2732 ``fptosi (CST to TYPE)``
2733     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2734     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2735     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2736     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2737     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2738 ``uitofp (CST to TYPE)``
2739     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2740     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2741     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2742     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2743     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2744 ``sitofp (CST to TYPE)``
2745     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2746     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2747     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2748     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2749     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2750 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2751     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2752     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2753     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2754     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2755 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2756     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2757     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2758     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2759     This one is *really* dangerous!
2760 ``bitcast (CST to TYPE)``
2761     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2762     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2763     instruction <i_bitcast>`.
2764 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2765     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2766     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2767     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2768 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2769     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2770     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2771     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2772     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2773 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2774     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2775 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2776     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2777 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2778     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2779 ``extractelement (VAL, IDX)``
2780     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2781     constants.
2782 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2783     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2784     constants.
2785 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2786     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2787     constants.
2788 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2790     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2791     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2792     least one index value must be specified.
2793 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2794     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2795     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2796     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2797     value must be specified.
2798 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2799     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2800     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2801     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2802     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2803     operations on floating point values are allowed).
2804
2805 Other Values
2806 ============
2807
2808 .. _inlineasmexprs:
2809
2810 Inline Assembler Expressions
2811 ----------------------------
2812
2813 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2814 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2815 represents the inline assembler as a template string (containing the
2816 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2817 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2818 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2819 stack conservatively.
2820
2821 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2822 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2823 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2824 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2825 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2826
2827 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2828 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2829 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2830 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2831 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2832 syntax known to LLVM.
2833
2834 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2835 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2836 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2837 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2838 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2839 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2840 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2841 assembly.
2842
2843 An example inline assembler expression is:
2844
2845 .. code-block:: llvm
2846
2847     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2848
2849 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2850 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2851 Thus, typically we have:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2856
2857 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2858 marked as having side effects. This is done through the use of the
2859 '``sideeffect``' keyword, like so:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2864
2865 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2866 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2867 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2868 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2869 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2870 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void asm alignstack "eieio", ""()
2875
2876 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2877 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2878 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2879 the only supported dialects. An example is:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2884
2885 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2886 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2887 keyword last.
2888
2889 Inline Asm Constraint String
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2893 more constraint codes.
2894
2895 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2896 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2897 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2898 second, etc.
2899
2900 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2901 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2902 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2903 clobbers. They cannot be intermingled.
2904
2905 There are also three different categories of constraint codes:
2906
2907 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2908   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2909   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2910 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2911   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2912   modes used by the target.
2913 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2914   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2915   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2916   proper range for the instruction you wish to use it with.
2917
2918 Output constraints
2919 """"""""""""""""""
2920
2921 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2922 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2923 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2924 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2925 below about indirect outputs).
2926
2927 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2928 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2929 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2930 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2931 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2932 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2933 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2934 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2935 output).
2936
2937 Input constraints
2938 """""""""""""""""
2939
2940 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2941 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2942 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2943 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2944 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2945 contain the same value.
2946
2947 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2948 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2949 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2950 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2951 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2952 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2953 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2954 constraint).
2955
2956 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2957 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2958 (even when the other input has the same value).
2959
2960 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2961 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2962
2963 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2964 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2965 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2966 registers, and all of them passed to the inline asm.
2967
2968 However, this feature is often not as useful as you might think.
2969
2970 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2971 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2972 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2973 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2974 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2975 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2976
2977 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2978 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2979 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2980 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2981 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2982 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2983 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2984 use)
2985
2986 Indirect inputs and outputs
2987 """""""""""""""""""""""""""
2988
2989 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2990 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2991 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2992 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2993 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2994 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2995 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2996 memory location, instead of just read from it).
2997
2998 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2999 address of a variable as a value.
3000
3001 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3002 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3003 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3004 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3005 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3006 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3007 optimization passes. I would recommend not using it.)
3008
3009
3010 Clobber constraints
3011 """""""""""""""""""
3012
3013 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3014 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3015 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3016 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3017 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3018 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3019 output.
3020
3021
3022 Constraint Codes
3023 """"""""""""""""
3024 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3025
3026 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3027 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3028 (e.g. "``{eax}``").
3029
3030 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3031 GCC's constraint codes.
3032
3033 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3034 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3035 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3036
3037 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3038 inline asm constraint list:
3039
3040 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3041    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3042    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3043    constraint list.
3044
3045 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3046    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3047    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3048    constraint list will be chosen together.
3049
3050 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3051 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3052 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3053 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3054
3055 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3056 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3057 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3058 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3059 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3060 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3061 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3062 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3063 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3064 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3065 intended.)
3066
3067 Supported Constraint Code List
3068 """"""""""""""""""""""""""""""
3069
3070 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3071 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3072 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3073 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3074
3075 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3076
3077 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3078 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3079   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3080   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3081 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3082   immediate, or a relocatable value.
3083 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3084 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3085 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3086   useful to pass a label for an asm branch or call.
3087
3088   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3089      block without telling llvm about the control transfer???)
3090
3091 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3092
3093 Other constraints are target-specific:
3094
3095 AArch64:
3096
3097 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3098 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3099   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3100 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3101   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3102 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3103   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3104 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3105   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3106 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3107   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3108   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3109   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3110 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3111   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3112 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3113   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3114   well.)
3115 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3116 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3117 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3118
3119 AMDGPU:
3120
3121 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3122 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3123 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3124
3125
3126 All ARM modes:
3127
3128 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3129   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3130
3131 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3132
3133 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3134 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3135 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3136 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3137   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3138   print the inverted value).
3139 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3140   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3141   value).
3142 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3143 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3144 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3145 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3146 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3147   as ``r``.
3148 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3149   invalid.
3150 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3151   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3152 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3153   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3154 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3155   ``s0-s31``.
3156
3157 ARM's Thumb1 mode:
3158
3159 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3160 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3161 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3162   some amount.
3163 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3164 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3165 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3166 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3167 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3168 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3169 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177
3178 Hexagon:
3179
3180 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3181   at the moment.
3182 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3183
3184 MSP430:
3185
3186 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3187
3188 MIPS:
3189
3190 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3191 - ``J``: An immediate integer zero.
3192 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3193 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3194 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3195 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3196 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3197 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3198   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3199 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3200   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3201   ``m``.
3202 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3203   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3204 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3205 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3206   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3207   argument modifier for compatibility with GCC.
3208 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3209   ``25``).
3210 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3211 - ``x``: Invalid.
3212
3213 NVPTX:
3214
3215 - ``b``: A 1-bit integer register.
3216 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3217 - ``r``: A 32-bit integer register.
3218 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3219 - ``f``: A 32-bit float register.
3220 - ``d``: A 64-bit float register.
3221
3222
3223 PowerPC:
3224
3225 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3226 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3227 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3228 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3229 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3230 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3231 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3232 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3233   constant.
3234 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3235   treated the same as ``m``.
3236 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3237 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3238   ``R1-R31``).
3239 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3240   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3241 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3242   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3243   altivec vector register (``V0-V31``).
3244
3245   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3246      is supposed to only use the altivec vector registers?
3247
3248 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3249 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3250 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3251   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3252 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3253   set.
3254
3255 Sparc:
3256
3257 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3258 - ``r``: A 32-bit integer register.
3259
3260 SystemZ:
3261
3262 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3263 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3264 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3265 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3266 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3267 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3268   ``m``, at the moment.
3269 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3270 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3271   address context evaluates as zero).
3272 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3273   (LLVM-specific)
3274 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3275
3276 X86:
3277
3278 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3279 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3280 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3281 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3282   0xffffffff.
3283 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3284 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3285 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3286 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3287 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3288 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3289 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3290   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3291   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3292 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3293   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3294 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3295 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3296   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3297 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3298 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3299 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3300   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3301   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3302   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3303 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3304 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3305   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3306   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3307   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3308   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3309   statement.
3310
3311 XCore:
3312
3313 - ``r``: A 32-bit integer register.
3314
3315
3316 .. _inline-asm-modifiers:
3317
3318 Asm template argument modifiers
3319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3320
3321 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3322 "``${0:n}``".
3323
3324 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3325 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3326 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3327 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3328
3329 Target-independent:
3330
3331 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3332   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3333 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3334   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3335 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3336   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3337
3338 AArch64:
3339
3340 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3341   instead of ``x30``, print ``w30``.
3342 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3343 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3344   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3345   ``v*``.
3346
3347 AMDGPU:
3348
3349 - ``r``: No effect.
3350
3351 ARM:
3352
3353 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3354   register).
3355 - ``P``: No effect.
3356 - ``q``: No effect.
3357 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3358   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3359 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3360   prefix.
3361 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3362 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3363   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3364 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3365   register of a two-register operand.
3366 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3367   register of a two-register operand.
3368 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3369   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3370   to ``R``.)
3371
3372   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3373      of a two-register operand.
3374
3375 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3376 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3377 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3378   adornment.
3379
3380 Hexagon:
3381
3382 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3383   has been allocated consecutively to the first.
3384
3385   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3386      nothing that ensures that happens, is there?
3387
3388 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3389   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3390
3391 MSP430:
3392
3393 No additional modifiers.
3394
3395 MIPS:
3396
3397 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3398 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3399 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3400 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3401 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3402 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3403   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3404
3405   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3406
3407 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3408   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3409
3410   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3411
3412 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3413   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3414   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3415   ``M``.)
3416 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3417   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3418   constraint.
3419
3420 NVPTX:
3421
3422 - ``r``: No effect.
3423
3424 PowerPC:
3425
3426 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3427   has been allocated consecutively to the first.
3428
3429   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3430      nothing that ensures that happens, is there?
3431
3432 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3433   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3434 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3435   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3436 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3437   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3438   always print nothing)
3439 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3440   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3441
3442 Sparc:
3443
3444 - ``r``: No effect.
3445
3446 SystemZ:
3447
3448 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3449 target-independent modifiers.
3450
3451 X86:
3452
3453 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3454   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3455 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3456 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3457   operand.
3458 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3459   memory operand.
3460 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3461   operand.
3462 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3463   operand.
3464 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3465   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3466 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3467   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3468   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3469   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3470 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3471 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3472   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3473
3474 XCore:
3475
3476 No additional modifiers.
3477
3478
3479 Inline Asm Metadata
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3483 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3484 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3485 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3486 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3487 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3488 it. For example:
3489
3490 .. code-block:: llvm
3491
3492     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3493     ...
3494     !42 = !{ i32 1234567 }
3495
3496 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3497 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3498 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3499 occurs on.
3500
3501 .. _metadata:
3502
3503 Metadata
3504 ========
3505
3506 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3507 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3508 code generator. One example application of metadata is source-level
3509 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3510
3511 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3512 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3513
3514 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3515
3516 .. _metadata-string:
3517
3518 Metadata Nodes and Metadata Strings
3519 -----------------------------------
3520
3521 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3522 contain any character by escaping non-printable characters with
3523 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3524 "``!"test\00"``".
3525
3526 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3527 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3528 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3529 their operand. For example:
3530
3531 .. code-block:: llvm
3532
3533     !{ !"test\00", i32 10}
3534
3535 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3536
3537 .. code-block:: llvm
3538
3539     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3540
3541 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3542 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3543 when metadata operands change.
3544
3545 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3546 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3547 example:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     !foo = !{!4, !3}
3552
3553 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3554 function is using two metadata arguments:
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3559
3560 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3561 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3562
3563 .. code-block:: llvm
3564
3565     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3566
3567 More information about specific metadata nodes recognized by the
3568 optimizers and code generator is found below.
3569
3570 .. _specialized-metadata:
3571
3572 Specialized Metadata Nodes
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3576 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3577 order.
3578
3579 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3580 metadata nodes are related to debug info.
3581
3582 .. _DICompileUnit:
3583
3584 DICompileUnit
3585 """""""""""""
3586
3587 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3588 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3589 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3590 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3591 references to them from instructions).
3592
3593 .. code-block:: llvm
3594
3595     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3596                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3597                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3598                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3599                         globals: !5, imports: !6)
3600
3601 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3602 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3603 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3604 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3605 entities (declarations and namespaces).
3606
3607 .. _DIFile:
3608
3609 DIFile
3610 """"""
3611
3612 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3613
3614 .. code-block:: llvm
3615
3616     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3617
3618 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3619 for ``file:`` fields.
3620
3621 .. _DIBasicType:
3622
3623 DIBasicType
3624 """""""""""
3625
3626 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3627 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3632                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3633     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3634
3635 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3636 following:
3637
3638 .. code-block:: llvm
3639
3640   DW_ATE_address       = 1
3641   DW_ATE_boolean       = 2
3642   DW_ATE_float         = 4
3643   DW_ATE_signed        = 5
3644   DW_ATE_signed_char   = 6
3645   DW_ATE_unsigned      = 7
3646   DW_ATE_unsigned_char = 8
3647
3648 .. _DISubroutineType:
3649
3650 DISubroutineType
3651 """"""""""""""""
3652
3653 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3654 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3655 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3656 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3661     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3662     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3663
3664 .. _DIDerivedType:
3665
3666 DIDerivedType
3667 """""""""""""
3668
3669 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3670 qualified types.
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3675                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3676     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3677                         align: 32)
3678
3679 The following ``tag:`` values are valid:
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3684   DW_TAG_member             = 13
3685   DW_TAG_pointer_type       = 15
3686   DW_TAG_reference_type     = 16
3687   DW_TAG_typedef            = 22
3688   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3689   DW_TAG_const_type         = 38
3690   DW_TAG_volatile_type      = 53
3691   DW_TAG_restrict_type      = 55
3692
3693 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3694 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3695 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3696 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3697 argument of a subprogram.
3698
3699 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3700
3701 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3702 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3703 ``baseType:``.
3704
3705 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3706
3707 .. _DICompositeType:
3708
3709 DICompositeType
3710 """""""""""""""
3711
3712 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3713 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3714
3715 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3716 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3717 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3718 <metadata-string>` that matches their identifier.
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3723     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3724     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3725     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3726                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3727                           elements: !{!0, !1, !2})
3728
3729 The following ``tag:`` values are valid:
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733   DW_TAG_array_type       = 1
3734   DW_TAG_class_type       = 2
3735   DW_TAG_enumeration_type = 4
3736   DW_TAG_structure_type   = 19
3737   DW_TAG_union_type       = 23
3738   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3739   DW_TAG_inheritance      = 28
3740
3741
3742 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3743 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3744 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3745 array type is a native packed vector.
3746
3747 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3748 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3749 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3750 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3751
3752 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3753 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3754 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3755
3756 .. _DISubrange:
3757
3758 DISubrange
3759 """"""""""
3760
3761 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3762 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3767     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3768     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3769
3770 .. _DIEnumerator:
3771
3772 DIEnumerator
3773 """"""""""""
3774
3775 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3776 variants of :ref:`DICompositeType`.
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3781     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3782     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3783
3784 DITemplateTypeParameter
3785 """""""""""""""""""""""
3786
3787 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3788 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3789 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3790
3791 .. code-block:: llvm
3792
3793     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3794
3795 DITemplateValueParameter
3796 """"""""""""""""""""""""
3797
3798 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3799 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3800 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3801 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3802 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3807
3808 DINamespace
3809 """""""""""
3810
3811 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3812
3813 .. code-block:: llvm
3814
3815     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3816
3817 DIGlobalVariable
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3825                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3826                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3827                            declaration: !4)
3828
3829 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3830 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3831
3832 .. _DISubprogram:
3833
3834 DISubprogram
3835 """"""""""""
3836
3837 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3838 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3839 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3840 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3845                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3847                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3848                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3849                        function: void ()* @_Z3foov,
3850                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3851
3852 .. _DILexicalBlock:
3853
3854 DILexicalBlock
3855 """"""""""""""
3856
3857 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3858 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to dinstinguish
3859 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3860 fields.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3865
3866 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3867 operands.
3868
3869 .. _DILexicalBlockFile:
3870
3871 DILexicalBlockFile
3872 """"""""""""""""""
3873
3874 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3875 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3876 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3877 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3882     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3883     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3884
3885 .. _DILocation:
3886
3887 DILocation
3888 """"""""""
3889
3890 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3891 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3892 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3893
3894 .. code-block:: llvm
3895
3896     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3897
3898 .. _DILocalVariable:
3899
3900 DILocalVariable
3901 """""""""""""""
3902
3903 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3904 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3905 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3906 :ref:`DISubprogram`.
3907
3908 .. code-block:: llvm
3909
3910     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3911                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3912     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3913                           type: !3)
3914     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3915
3916 DIExpression
3917 """"""""""""
3918
3919 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3920 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3921 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3922 variable.
3923
3924 The current supported vocabulary is limited:
3925
3926 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3927 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3928 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3929   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3930
3931 .. code-block:: llvm
3932
3933     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3934     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3935     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3936     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3937
3938 DIObjCProperty
3939 """"""""""""""
3940
3941 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3942
3943 .. code-block:: llvm
3944
3945     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3946                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3947
3948 DIImportedEntity
3949 """"""""""""""""
3950
3951 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3952 compile unit.
3953
3954 .. code-block:: llvm
3955
3956    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3957                           entity: !1, line: 7)
3958
3959 '``tbaa``' Metadata
3960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3961
3962 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3963 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3964 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3965 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3966 custom alias analysis behavior for other languages.
3967
3968 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3969 to three fields, e.g.:
3970
3971 .. code-block:: llvm
3972
3973     !0 = !{ !"an example type tree" }
3974     !1 = !{ !"int", !0 }
3975     !2 = !{ !"float", !0 }
3976     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3977
3978 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3979 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3980 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3981 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3982 common names.
3983
3984 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3985 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3986 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3987 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3988 from multiple front-ends is handled conservatively.
3989
3990 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3991 indicates that the type is "constant" (meaning
3992 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3993 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3994
3995 '``tbaa.struct``' Metadata
3996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3997
3998 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3999 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4000 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4001 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4002 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4003 of the aggregate.
4004
4005 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4006 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4007
4008 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4009 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4010 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4011 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4012 its tbaa tag. e.g.:
4013
4014 .. code-block:: llvm
4015
4016     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4017
4018 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4019 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4020 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4021
4022 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4023 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4024 does not carry useful data and need not be preserved.
4025
4026 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4028
4029 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4030 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4031 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4032 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4033 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4034 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4035 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4036 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4037 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4038 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4039 alias.
4040
4041 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4042 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4043 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4044 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4045 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4046
4047 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4048 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4049 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4050 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4051 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4052 optionally be provided as a third list entry.
4053
4054 For example,
4055
4056 .. code-block:: llvm
4057
4058     ; Two scope domains:
4059     !0 = !{!0}
4060     !1 = !{!1}
4061
4062     ; Some scopes in these domains:
4063     !2 = !{!2, !0}
4064     !3 = !{!3, !0}
4065     !4 = !{!4, !1}
4066
4067     ; Some scope lists:
4068     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4069     !6 = !{!4, !3, !2}
4070     !7 = !{!3}
4071
4072     ; These two instructions don't alias:
4073     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4074     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4075
4076     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4077     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4078     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4079     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4080
4081     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4082     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4083     ; !alias.scope list):
4084     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4085     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4086
4087 '``fpmath``' Metadata
4088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4089
4090 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4091 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4092 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4093 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4094 it. ULP is defined as follows:
4095
4096     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4097     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4098     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4099     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4100     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4101
4102 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4103 number representing the maximum relative error, for example:
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4108
4109 .. _range-metadata:
4110
4111 '``range``' Metadata
4112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4113
4114 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4115 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4116 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4117 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4118 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4119 pair. Each pair has the following properties:
4120
4121 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4122 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4123 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4124 -  The range is allowed to wrap.
4125 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4126    ``a!=b``.
4127
4128 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4129 they must be non-contiguous.
4130
4131 Examples:
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4136       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4137       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4138       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4139              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4140     ...
4141     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4142     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4143     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4144     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4145
4146 '``llvm.loop``'
4147 ^^^^^^^^^^^^^^^
4148
4149 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4150 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4151 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4152 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4153 specified with the name ``llvm.loop``.
4154
4155 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4156 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4157 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4158 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4159 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4160 constructs:
4161
4162 .. code-block:: llvm
4163
4164     !0 = !{!0}
4165     !1 = !{!1}
4166
4167 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4168 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4169 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4170 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4171
4172 .. code-block:: llvm
4173
4174       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4175     ...
4176     !0 = !{!0, !1}
4177     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4178
4179 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4181
4182 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4183 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4184 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4185 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4186 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4187 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4188 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4189 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4190 in determining the safety of these transformations.
4191
4192 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4194
4195 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4196 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4197 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4198 example:
4199
4200 .. code-block:: llvm
4201
4202    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4203
4204 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4205 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4206 then the interleave count will be determined automatically.
4207
4208 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4210
4211 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4212 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4213 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4214 0 disables vectorization:
4215
4216 .. code-block:: llvm
4217
4218    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4219    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4220
4221 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4223
4224 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4225 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4226 operand is an integer specifying the width. For example:
4227
4228 .. code-block:: llvm
4229
4230    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4231
4232 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4233 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4234 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4235 determined automatically.
4236
4237 '``llvm.loop.unroll``'
4238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4239
4240 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4241 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4242 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4243 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4244 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4245 optimizer believes it is safe to do so.
4246
4247 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4249
4250 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4251 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4252 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4253 example:
4254
4255 .. code-block:: llvm
4256
4257    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4258
4259 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4260 will be partially unrolled.
4261
4262 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4264
4265 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4266 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4267
4268 .. code-block:: llvm
4269
4270    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4271
4272 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4276 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4277
4278 .. code-block:: llvm
4279
4280    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4281
4282 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4286 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4287 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4288 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4289
4290 .. code-block:: llvm
4291
4292    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4293
4294 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4295 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4296
4297 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4298 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4299 For example:
4300
4301 .. code-block:: llvm
4302
4303    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4304
4305 '``llvm.mem``'
4306 ^^^^^^^^^^^^^^^
4307
4308 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4309 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4310
4311 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4313
4314 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4315 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4316 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4317 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4318 with the same loop identifier.
4319
4320 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4321 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4322 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4323 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4324 ``L2``.
4325
4326 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4327 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4328 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4329 loop.
4330
4331 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4332 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4333 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4334 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4335 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4336 insert new memory instructions into the loop body).
4337
4338 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4339 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4340 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4341
4342 .. code-block:: llvm
4343
4344    for.body:
4345      ...
4346      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4347      ...
4348      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4349      ...
4350      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4351
4352    for.end:
4353    ...
4354    !0 = !{!0}
4355
4356 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4357 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4358 the loop identifier metadata node directly:
4359
4360 .. code-block:: llvm
4361
4362    outer.for.body:
4363      ...
4364      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4365      ...
4366      br label %inner.for.body
4367
4368    inner.for.body:
4369      ...
4370      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4371      ...
4372      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4373      ...
4374      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4375
4376    inner.for.end:
4377      ...
4378      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4379      ...
4380      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4381
4382    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4383    ...
4384    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4385    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4386    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4387
4388 '``llvm.bitsets``'
4389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4390
4391 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4392 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4393
4394 Module Flags Metadata
4395 =====================
4396
4397 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4398 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4399 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4400 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4401 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4402 look it up.
4403
4404 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4405 Each triplet has the following form:
4406
4407 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4408    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4409    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4410    described below.
4411 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4412    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4413    including entries with the **Require** behavior).
4414 -  The third element is the value of the flag.
4415
4416 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4417 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4418 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4419 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4420 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4421 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4422
4423 The following behaviors are supported:
4424
4425 .. list-table::
4426    :header-rows: 1
4427    :widths: 10 90
4428
4429    * - Value
4430      - Behavior
4431
4432    * - 1
4433      - **Error**
4434            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4435            is that of the operands.
4436
4437    * - 2
4438      - **Warning**
4439            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4440            operand for the flag from the first module being linked.
4441
4442    * - 3
4443      - **Require**
4444            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4445            specified value after linking is performed. The value must be a
4446            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4447            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4448            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4449            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4450            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4451
4452    * - 4
4453      - **Override**
4454            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4455            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4456            differ, an error will be emitted.
4457
4458    * - 5
4459      - **Append**
4460            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4461
4462    * - 6
4463      - **AppendUnique**
4464            Appends the two values, which are required to be metadata
4465            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4466            during the append operation.
4467
4468 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4469 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4470 value) or **Override**.
4471
4472 An example of module flags:
4473
4474 .. code-block:: llvm
4475
4476     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4477     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4478     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4479     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4480       !{
4481         !"foo", i32 1
4482       }
4483     }
4484     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4485
4486 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4487    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4488    values are not equal.
4489
4490 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4491    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4492    '37'.
4493
4494 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4495    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4496    warning if their values are not equal.
4497
4498 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4499
4500    ::
4501
4502        !{ !"foo", i32 1 }
4503
4504    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4505    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4506    performed.
4507
4508 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4509 ----------------------------------------------------
4510
4511 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4512 collection in a special section called "image info". The metadata
4513 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4514 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4515 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4516 be merged rather than appended together.
4517
4518 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4519 following key-value pairs:
4520
4521 .. list-table::
4522    :header-rows: 1
4523    :widths: 30 70
4524
4525    * - Key
4526      - Value
4527
4528    * - ``Objective-C Version``
4529      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4530
4531    * - ``Objective-C Image Info Version``
4532      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4533        always 0.
4534
4535    * - ``Objective-C Image Info Section``
4536      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4537        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4538        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4539        Objective-C ABI version 2.
4540
4541    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4542      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4543        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4544        collection supported.
4545
4546    * - ``Objective-C GC Only``
4547      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4548        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4549        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4550
4551 Some important flag interactions:
4552
4553 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4554    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4555    2, then the resulting module has the
4556    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4557 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4558    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4559
4560 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4561 --------------------------------------------
4562
4563 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4564 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4565 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4566 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4567
4568 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4569 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4570 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4571 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4572 list of metadata strings defining linker options.
4573
4574 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4575 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4576 framework::
4577
4578     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4579        !{
4580           !{ !"-lz" },
4581           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4582     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4583
4584 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4585 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4586 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4587 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4588 assembly writer or object file emitter.
4589
4590 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4591 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4592 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4593
4594 C type width Module Flags Metadata
4595 ----------------------------------
4596
4597 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4598 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4599 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4600 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4601 width.
4602
4603 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4604 flags metadata, using the following key-value pairs:
4605
4606 .. list-table::
4607    :header-rows: 1
4608    :widths: 30 70
4609
4610    * - Key
4611      - Value
4612
4613    * - short_wchar
4614      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4615        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4616
4617    * - short_enum
4618      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4619        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4620          represent all of its values.
4621
4622 For example, the following metadata section specifies that the module was
4623 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4624 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4625
4626     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4627     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4628     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4629
4630 .. _intrinsicglobalvariables:
4631
4632 Intrinsic Global Variables
4633 ==========================
4634
4635 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4636 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4637 All globals of this sort should have a section specified as
4638 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4639 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4640
4641 .. _gv_llvmused:
4642
4643 The '``llvm.used``' Global Variable
4644 -----------------------------------
4645
4646 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4647 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4648 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4649 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4650 use of it is:
4651
4652 .. code-block:: llvm
4653
4654     @X = global i8 4
4655     @Y = global i32 123
4656
4657     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4658        i8* @X,
4659        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4660     ], section "llvm.metadata"
4661
4662 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4663 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4664 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4665 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4666 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4667 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4668 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4669
4670 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4671 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4672 molesting the symbol.
4673
4674 .. _gv_llvmcompilerused:
4675
4676 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4677 --------------------------------------------
4678
4679 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4680 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4681 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4682 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4683 by ``@llvm.used``.
4684
4685 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4686 and should not be exposed to source languages.
4687
4688 .. _gv_llvmglobalctors:
4689
4690 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4691 -------------------------------------------
4692
4693 .. code-block:: llvm
4694
4695     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4696     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4697
4698 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4699 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4700 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4701 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4702 functions with the same priority is not defined.
4703
4704 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4705 or function, the initializer function will only run if the associated
4706 data from the current module is not discarded.
4707
4708 .. _llvmglobaldtors:
4709
4710 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4711 -------------------------------------------
4712
4713 .. code-block:: llvm
4714
4715     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4716     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4717
4718 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4719 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4720 The functions referenced by this array will be called in descending
4721 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4722 order of functions with the same priority is not defined.
4723
4724 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4725 or function, the destructor function will only run if the associated
4726 data from the current module is not discarded.
4727
4728 Instruction Reference
4729 =====================
4730
4731 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4732 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4733 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4734 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4735 :ref:`other instructions <otherops>`.
4736
4737 .. _terminators:
4738
4739 Terminator Instructions
4740 -----------------------
4741
4742 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4743 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4744 block should be executed after the current block is finished. These
4745 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4746 control flow, not values (the one exception being the
4747 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4748
4749 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4750 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4751 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4752 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4753 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4754 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4755 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4756 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4757 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4758
4759 .. _i_ret:
4760
4761 '``ret``' Instruction
4762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4763
4764 Syntax:
4765 """""""
4766
4767 ::
4768
4769       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4770       ret void                 ; Return from void function
4771
4772 Overview:
4773 """""""""
4774
4775 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4776 a value) from a function back to the caller.
4777
4778 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4779 value and then causes control flow, and one that just causes control
4780 flow to occur.
4781
4782 Arguments:
4783 """"""""""
4784
4785 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4786 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4787 class <t_firstclass>`' type.
4788
4789 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4790 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4791 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4792 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4793 value.
4794
4795 Semantics:
4796 """"""""""
4797
4798 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4799 the calling function's context. If the caller is a
4800 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4801 instruction after the call. If the caller was an
4802 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4803 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4804 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4805 value.
4806
4807 Example:
4808 """"""""
4809
4810 .. code-block:: llvm
4811
4812       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4813       ret void                        ; Return from a void function
4814       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4815
4816 .. _i_br:
4817
4818 '``br``' Instruction
4819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4820
4821 Syntax:
4822 """""""
4823
4824 ::
4825
4826       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4827       br label <dest>          ; Unconditional branch
4828
4829 Overview:
4830 """""""""
4831
4832 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4833 different basic block in the current function. There are two forms of
4834 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4835 unconditional branch.
4836
4837 Arguments:
4838 """"""""""
4839
4840 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4841 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4842 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4843
4844 Semantics:
4845 """"""""""
4846
4847 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4848 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4849 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4850 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4851
4852 Example:
4853 """"""""
4854
4855 .. code-block:: llvm
4856
4857     Test:
4858       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4859       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4860     IfEqual:
4861       ret i32 1
4862     IfUnequal:
4863       ret i32 0
4864
4865 .. _i_switch:
4866
4867 '``switch``' Instruction
4868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4869
4870 Syntax:
4871 """""""
4872
4873 ::
4874
4875       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4876
4877 Overview:
4878 """""""""
4879
4880 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4881 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4882 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4883 destinations.
4884
4885 Arguments:
4886 """"""""""
4887
4888 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4889 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4890 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4891 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4892
4893 Semantics:
4894 """"""""""
4895
4896 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4897 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4898 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4899 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4900 to the default destination.
4901
4902 Implementation:
4903 """""""""""""""
4904
4905 Depending on properties of the target machine and the particular
4906 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4907 different ways. For example, it could be generated as a series of
4908 chained conditional branches or with a lookup table.
4909
4910 Example:
4911 """"""""
4912
4913 .. code-block:: llvm
4914
4915      ; Emulate a conditional br instruction
4916      %Val = zext i1 %value to i32
4917      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4918
4919      ; Emulate an unconditional br instruction
4920      switch i32 0, label %dest [ ]
4921
4922      ; Implement a jump table:
4923      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4924                                          i32 1, label %onone
4925                                          i32 2, label %ontwo ]
4926
4927 .. _i_indirectbr:
4928
4929 '``indirectbr``' Instruction
4930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4931
4932 Syntax:
4933 """""""
4934
4935 ::
4936
4937       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4938
4939 Overview:
4940 """""""""
4941
4942 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4943 label within the current function, whose address is specified by
4944 "``address``". Address must be derived from a
4945 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4946
4947 Arguments:
4948 """"""""""
4949
4950 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4951 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4952 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4953 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4954
4955 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4956 accurate understanding of the CFG.
4957
4958 Semantics:
4959 """"""""""
4960
4961 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4962 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4963 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4964 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4965
4966 Implementation:
4967 """""""""""""""
4968
4969 This is typically implemented with a jump through a register.
4970
4971 Example:
4972 """"""""
4973
4974 .. code-block:: llvm
4975
4976      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4977
4978 .. _i_invoke:
4979
4980 '``invoke``' Instruction
4981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4982
4983 Syntax:
4984 """""""
4985
4986 ::
4987
4988       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4989                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4990
4991 Overview:
4992 """""""""
4993
4994 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4995 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4996 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4997 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4998 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4999 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5000 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5001 nearest "exception" label.
5002
5003 The '``exception``' label is a `landing
5004 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5005 '``exception``' label is required to have the
5006 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5007 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5008 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5009 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5010 instruction, so that the important information contained within the
5011 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5012
5013 Arguments:
5014 """"""""""
5015
5016 This instruction requires several arguments:
5017
5018 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5019    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5020    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5021 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5022    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5023    are valid here.
5024 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5025    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5026    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5027    branching off an arbitrary pointer to function value.
5028 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5029    function to be invoked.
5030 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5031    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5032    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5033    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5034    extra arguments can be specified.
5035 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5036    executes a '``ret``' instruction.
5037 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5038    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5039    mechanism.
5040 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5041    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5042    attributes are valid here.
5043
5044 Semantics:
5045 """"""""""
5046
5047 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5048 instruction in most regards. The primary difference is that it
5049 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5050 library to unwind the stack.
5051
5052 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5053 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5054 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5055 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5056
5057 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5058 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5059 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5060 return value is available.
5061
5062 Example:
5063 """"""""
5064
5065 .. code-block:: llvm
5066
5067       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5068                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5069       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5070                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5071
5072 .. _i_resume:
5073
5074 '``resume``' Instruction
5075 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5076
5077 Syntax:
5078 """""""
5079
5080 ::
5081
5082       resume <type> <value>
5083
5084 Overview:
5085 """""""""
5086
5087 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5088 successors.
5089
5090 Arguments:
5091 """"""""""
5092
5093 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5094 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5095 function.
5096
5097 Semantics:
5098 """"""""""
5099
5100 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5101 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5102 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5103
5104 Example:
5105 """"""""
5106
5107 .. code-block:: llvm
5108
5109       resume { i8*, i32 } %exn
5110
5111 .. _i_catchpad:
5112
5113 '``catchpad``' Instruction
5114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5115
5116 Syntax:
5117 """""""
5118
5119 ::
5120
5121       <resultval> = catchpad <resultty> [<args>*]
5122           to label <normal label> unwind label <exception label>
5123
5124 Overview:
5125 """""""""
5126
5127 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5128 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5129 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5130 control to catch an exception.
5131 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5132 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5133 exception. Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5134 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5135 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5136 portion of a ``try``/``catch`` sequence. It defines values supplied by
5137 the :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the
5138 function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5139
5140 Arguments:
5141 """"""""""
5142
5143 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5144 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5145
5146 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5147 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5148 label to transfer control to if it doesn't.
5149
5150 Semantics:
5151 """"""""""
5152
5153 The '``catchpad``' instruction defines the values which are set by the
5154 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
5155 therefore the "result type" of the ``catchpad`` instruction. As with
5156 calling conventions, how the personality function results are
5157 represented in LLVM IR is target specific.
5158
5159 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5160 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5161 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5162
5163 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5164
5165 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5166    an exceptional instruction.
5167 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5168    first non-PHI instruction.
5169 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5170    catch-end block.
5171 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5172    catch block.
5173 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5174    '``catchpad``' instruction.
5175 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5176    ``cleanupret`` without first executing a ``catchret`` and a subsequent
5177    ``cleanuppad``.
5178 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5179    ``ret`` without first executing a ``catchret``.
5180
5181 Example:
5182 """"""""
5183
5184 .. code-block:: llvm
5185
5186       ;; A catch block which can catch an integer.
5187       %res = catchpad { i8*, i32 } [i8** @_ZTIi]
5188         to label %int.handler unwind label %terminate
5189
5190 .. _i_catchendpad:
5191
5192 '``catchendpad``' Instruction
5193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5194
5195 Syntax:
5196 """""""
5197
5198 ::
5199
5200       catchendpad unwind label <nextaction>
5201       catchendpad unwind to caller
5202
5203 Overview:
5204 """""""""
5205
5206 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5207 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5208 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5209 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5210
5211 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5212 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5213 in-flight exception.
5214
5215 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5216 its parent function. The
5217 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5218 exception handling actions in the caller.
5219
5220 Arguments:
5221 """"""""""
5222
5223 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5224 where control should transfer to if none of the preceding
5225 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5226
5227 Semantics:
5228 """"""""""
5229
5230 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5231 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5232 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5233 present, control is transfered to the caller.
5234
5235 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5236
5237 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5238    an exceptional instruction.
5239 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5240    first non-PHI instruction.
5241 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5242    catch block.
5243 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5244    '``catchendpad``' instruction.
5245 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5246 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5247    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad``.
5248
5249 Example:
5250 """"""""
5251
5252 .. code-block:: llvm
5253
5254       catchendpad unwind label %terminate
5255       catchendpad unwind to caller
5256
5257 .. _i_catchret:
5258
5259 '``catchret``' Instruction
5260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5261
5262 Syntax:
5263 """""""
5264
5265 ::
5266
5267       catchret label <normal>
5268
5269 Overview:
5270 """""""""
5271
5272 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5273 single successor.
5274
5275
5276 Arguments:
5277 """"""""""
5278
5279 The '``catchret``' instruction requires one argument which specifies
5280 where control will transfer to next.
5281
5282 Semantics:
5283 """"""""""
5284
5285 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5286 whose unwinding was interrupted with a
5287 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5288 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5289 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5290 Control then transfers to ``normal``.
5291
5292 Example:
5293 """"""""
5294
5295 .. code-block:: llvm
5296
5297       catchret label %continue
5298
5299 .. _i_cleanupret:
5300
5301 '``cleanupret``' Instruction
5302 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5303
5304 Syntax:
5305 """""""
5306
5307 ::
5308
5309       cleanupret <type> <value> unwind label <continue>
5310       cleanupret <type> <value> unwind to caller
5311
5312 Overview:
5313 """""""""
5314
5315 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5316 an optional successor.
5317
5318
5319 Arguments:
5320 """"""""""
5321
5322 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which must have the
5323 same type as the result of any '``cleanuppad``' instruction in the same
5324 function. It also has an optional successor,  ``continue``.
5325
5326 Semantics:
5327 """"""""""
5328
5329 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5330 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5331 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5332 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5333
5334 Example:
5335 """"""""
5336
5337 .. code-block:: llvm
5338
5339       cleanupret void unwind to caller
5340       cleanupret { i8*, i32 } %exn unwind label %continue
5341
5342 .. _i_terminatepad:
5343
5344 '``terminatepad``' Instruction
5345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5346
5347 Syntax:
5348 """""""
5349
5350 ::
5351
5352       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5353       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5354
5355 Overview:
5356 """""""""
5357
5358 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5359 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5360 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5361 terminate the program.
5362 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5363 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5364 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5365 personality routine decides not to terminate the program for the
5366 in-flight exception.
5367
5368 Arguments:
5369 """"""""""
5370
5371 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5372 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5373
5374 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5375 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5376
5377 Semantics:
5378 """"""""""
5379
5380 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5381 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5382 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5383 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5384 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5385 personality should defer to in order to terminate the program.
5386
5387 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5388
5389 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5390    an exceptional instruction.
5391 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5392    first non-PHI instruction.
5393 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5394    terminate block.
5395 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5396    '``terminatepad``' instruction.
5397
5398 Example:
5399 """"""""
5400
5401 .. code-block:: llvm
5402
5403       ;; A terminate block which only permits integers.
5404       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5405
5406 .. _i_unreachable:
5407
5408 '``unreachable``' Instruction
5409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5410
5411 Syntax:
5412 """""""
5413
5414 ::
5415
5416       unreachable
5417
5418 Overview:
5419 """""""""
5420
5421 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5422 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5423 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5424 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5425
5426 Semantics:
5427 """"""""""
5428
5429 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5430
5431 .. _binaryops:
5432
5433 Binary Operations
5434 -----------------
5435
5436 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5437 They require two operands of the same type, execute an operation on
5438 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5439 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5440 result value has the same type as its operands.
5441
5442 There are several different binary operators:
5443
5444 .. _i_add:
5445
5446 '``add``' Instruction
5447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5448
5449 Syntax:
5450 """""""
5451
5452 ::
5453
5454       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5455       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5456       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5457       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5458
5459 Overview:
5460 """""""""
5461
5462 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5463
5464 Arguments:
5465 """"""""""
5466
5467 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5468 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5469 arguments must have identical types.
5470
5471 Semantics:
5472 """"""""""
5473
5474 The value produced is the integer sum of the two operands.
5475
5476 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5477 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5478 the result.
5479
5480 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5481 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5482
5483 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5484 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5485 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5486 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5487
5488 Example:
5489 """"""""
5490
5491 .. code-block:: llvm
5492
5493       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5494
5495 .. _i_fadd:
5496
5497 '``fadd``' Instruction
5498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5499
5500 Syntax:
5501 """""""
5502
5503 ::
5504
5505       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5506
5507 Overview:
5508 """""""""
5509
5510 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5511
5512 Arguments:
5513 """"""""""
5514
5515 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5516 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5517 Both arguments must have identical types.
5518
5519 Semantics:
5520 """"""""""
5521
5522 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5523 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5524 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5525 optimizations:
5526
5527 Example:
5528 """"""""
5529
5530 .. code-block:: llvm
5531
5532       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5533
5534 '``sub``' Instruction
5535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5536
5537 Syntax:
5538 """""""
5539
5540 ::
5541
5542       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5543       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5544       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5545       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5546
5547 Overview:
5548 """""""""
5549
5550 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5551
5552 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5553 instruction present in most other intermediate representations.
5554
5555 Arguments:
5556 """"""""""
5557
5558 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5559 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5560 arguments must have identical types.
5561
5562 Semantics:
5563 """"""""""
5564
5565 The value produced is the integer difference of the two operands.
5566
5567 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5568 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5569 the result.
5570
5571 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5572 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5573
5574 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5575 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5576 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5577 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5578
5579 Example:
5580 """"""""
5581
5582 .. code-block:: llvm
5583
5584       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5585       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5586
5587 .. _i_fsub:
5588
5589 '``fsub``' Instruction
5590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5591
5592 Syntax:
5593 """""""
5594
5595 ::
5596
5597       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5598
5599 Overview:
5600 """""""""
5601
5602 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5603
5604 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5605 instruction present in most other intermediate representations.
5606
5607 Arguments:
5608 """"""""""
5609
5610 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5611 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5612 Both arguments must have identical types.
5613
5614 Semantics:
5615 """"""""""
5616
5617 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5618 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5619 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5620 unsafe floating point optimizations:
5621
5622 Example:
5623 """"""""
5624
5625 .. code-block:: llvm
5626
5627       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5628       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5629
5630 '``mul``' Instruction
5631 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5632
5633 Syntax:
5634 """""""
5635
5636 ::
5637
5638       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5639       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5640       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5641       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5642
5643 Overview:
5644 """""""""
5645
5646 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5647
5648 Arguments:
5649 """"""""""
5650
5651 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5652 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5653 arguments must have identical types.
5654
5655 Semantics:
5656 """"""""""
5657
5658 The value produced is the integer product of the two operands.
5659
5660 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5661 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5662 bit width of the result.
5663
5664 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5665 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5666 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5667 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5668 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5669 product.
5670
5671 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5672 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5673 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5674 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5675
5676 Example:
5677 """"""""
5678
5679 .. code-block:: llvm
5680
5681       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5682
5683 .. _i_fmul:
5684
5685 '``fmul``' Instruction
5686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5687
5688 Syntax:
5689 """""""
5690
5691 ::
5692
5693       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5694
5695 Overview:
5696 """""""""
5697
5698 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5699
5700 Arguments:
5701 """"""""""
5702
5703 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5704 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5705 Both arguments must have identical types.
5706
5707 Semantics:
5708 """"""""""
5709
5710 The value produced is the floating point product of the two operands.
5711 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5712 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5713 unsafe floating point optimizations:
5714
5715 Example:
5716 """"""""
5717
5718 .. code-block:: llvm
5719
5720       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5721
5722 '``udiv``' Instruction
5723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5724
5725 Syntax:
5726 """""""
5727
5728 ::
5729
5730       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5731       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5732
5733 Overview:
5734 """""""""
5735
5736 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5737
5738 Arguments:
5739 """"""""""
5740
5741 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5742 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5743 arguments must have identical types.
5744
5745 Semantics:
5746 """"""""""
5747
5748 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5749
5750 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5751 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5752
5753 Division by zero leads to undefined behavior.
5754
5755 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5756 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5757 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5758
5759 Example:
5760 """"""""
5761
5762 .. code-block:: llvm
5763
5764       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5765
5766 '``sdiv``' Instruction
5767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5768
5769 Syntax:
5770 """""""
5771
5772 ::
5773
5774       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5775       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5776
5777 Overview:
5778 """""""""
5779
5780 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5781
5782 Arguments:
5783 """"""""""
5784
5785 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5786 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5787 arguments must have identical types.
5788
5789 Semantics:
5790 """"""""""
5791
5792 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5793 rounded towards zero.
5794
5795 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5796 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5797
5798 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5799 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5800 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5801
5802 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5803 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5804
5805 Example:
5806 """"""""
5807
5808 .. code-block:: llvm
5809
5810       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5811
5812 .. _i_fdiv:
5813
5814 '``fdiv``' Instruction
5815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 Syntax:
5818 """""""
5819
5820 ::
5821
5822       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5823
5824 Overview:
5825 """""""""
5826
5827 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5828
5829 Arguments:
5830 """"""""""
5831
5832 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5833 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5834 Both arguments must have identical types.
5835
5836 Semantics:
5837 """"""""""
5838
5839 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5840 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5841 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5842 unsafe floating point optimizations:
5843
5844 Example:
5845 """"""""
5846
5847 .. code-block:: llvm
5848
5849       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5850
5851 '``urem``' Instruction
5852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5853
5854 Syntax:
5855 """""""
5856
5857 ::
5858
5859       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5860
5861 Overview:
5862 """""""""
5863
5864 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5865 division of its two arguments.
5866
5867 Arguments:
5868 """"""""""
5869
5870 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5871 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5872 arguments must have identical types.
5873
5874 Semantics:
5875 """"""""""
5876
5877 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5878 This instruction always performs an unsigned division to get the
5879 remainder.
5880
5881 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5882 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5883
5884 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5885
5886 Example:
5887 """"""""
5888
5889 .. code-block:: llvm
5890
5891       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5892
5893 '``srem``' Instruction
5894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5895
5896 Syntax:
5897 """""""
5898
5899 ::
5900
5901       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5902
5903 Overview:
5904 """""""""
5905
5906 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5907 division of its two operands. This instruction can also take
5908 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5909 must be integers.
5910
5911 Arguments:
5912 """"""""""
5913
5914 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5915 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5916 arguments must have identical types.
5917
5918 Semantics:
5919 """"""""""
5920
5921 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5922 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5923 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5924 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5925 difference, see `The Math
5926 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5927 table of how this is implemented in various languages, please see
5928 `Wikipedia: modulo
5929 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5930
5931 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5932 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5933
5934 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5935 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5936 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5937 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5938 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5939 result of the division and the remainder.)
5940
5941 Example:
5942 """"""""
5943
5944 .. code-block:: llvm
5945
5946       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5947
5948 .. _i_frem:
5949
5950 '``frem``' Instruction
5951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5952
5953 Syntax:
5954 """""""
5955
5956 ::
5957
5958       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5959
5960 Overview:
5961 """""""""
5962
5963 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5964 its two operands.
5965
5966 Arguments:
5967 """"""""""
5968
5969 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5970 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5971 Both arguments must have identical types.
5972
5973 Semantics:
5974 """"""""""
5975
5976 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5977 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5978 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5979 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5980
5981 Example:
5982 """"""""
5983
5984 .. code-block:: llvm
5985
5986       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5987
5988 .. _bitwiseops:
5989
5990 Bitwise Binary Operations
5991 -------------------------
5992
5993 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5994 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5995 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5996 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5997 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5998
5999 '``shl``' Instruction
6000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6001
6002 Syntax:
6003 """""""
6004
6005 ::
6006
6007       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6008       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6009       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6010       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6011
6012 Overview:
6013 """""""""
6014
6015 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6016 a specified number of bits.
6017
6018 Arguments:
6019 """"""""""
6020
6021 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6022 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6023 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6024
6025 Semantics:
6026 """"""""""
6027
6028 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6029 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6030 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6031 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6032 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6033 in ``op2``.
6034
6035 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6036 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6037 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6038 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6039 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6040 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6041 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6042
6043 Example:
6044 """"""""
6045
6046 .. code-block:: llvm
6047
6048       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6049       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6050       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6051       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6052       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6053
6054 '``lshr``' Instruction
6055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6056
6057 Syntax:
6058 """""""
6059
6060 ::
6061
6062       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6063       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6064
6065 Overview:
6066 """""""""
6067
6068 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6069 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6070
6071 Arguments:
6072 """"""""""
6073
6074 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6075 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6076 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6077
6078 Semantics:
6079 """"""""""
6080
6081 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6082 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6083 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6084 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6085 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6086 corresponding shift amount in ``op2``.
6087
6088 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6089 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6090 non-zero.
6091
6092 Example:
6093 """"""""
6094
6095 .. code-block:: llvm
6096
6097       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6098       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6099       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6100       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6101       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6102       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6103
6104 '``ashr``' Instruction
6105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6106
6107 Syntax:
6108 """""""
6109
6110 ::
6111
6112       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6113       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6114
6115 Overview:
6116 """""""""
6117
6118 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6119 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6120 extension.
6121
6122 Arguments:
6123 """"""""""
6124
6125 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6126 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6127 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6128
6129 Semantics:
6130 """"""""""
6131
6132 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6133 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6134 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6135 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6136 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6137 corresponding shift amount in ``op2``.
6138
6139 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6140 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6141 non-zero.
6142
6143 Example:
6144 """"""""
6145
6146 .. code-block:: llvm
6147
6148       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6149       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6150       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6151       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6152       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6153       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6154
6155 '``and``' Instruction
6156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6157
6158 Syntax:
6159 """""""
6160
6161 ::
6162
6163       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6164
6165 Overview:
6166 """""""""
6167
6168 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6169 operands.
6170
6171 Arguments:
6172 """"""""""
6173
6174 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6175 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6176 arguments must have identical types.
6177
6178 Semantics:
6179 """"""""""
6180
6181 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6182
6183 +-----+-----+-----+
6184 | In0 | In1 | Out |
6185 +-----+-----+-----+
6186 |   0 |   0 |   0 |
6187 +-----+-----+-----+
6188 |   0 |   1 |   0 |
6189 +-----+-----+-----+
6190 |   1 |   0 |   0 |
6191 +-----+-----+-----+
6192 |   1 |   1 |   1 |
6193 +-----+-----+-----+
6194
6195 Example:
6196 """"""""
6197
6198 .. code-block:: llvm
6199
6200       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6201       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6202       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6203
6204 '``or``' Instruction
6205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6206
6207 Syntax:
6208 """""""
6209
6210 ::
6211
6212       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6213
6214 Overview:
6215 """""""""
6216
6217 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6218 two operands.
6219
6220 Arguments:
6221 """"""""""
6222
6223 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6224 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6225 arguments must have identical types.
6226
6227 Semantics:
6228 """"""""""
6229
6230 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6231
6232 +-----+-----+-----+
6233 | In0 | In1 | Out |
6234 +-----+-----+-----+
6235 |   0 |   0 |   0 |
6236 +-----+-----+-----+
6237 |   0 |   1 |   1 |
6238 +-----+-----+-----+
6239 |   1 |   0 |   1 |
6240 +-----+-----+-----+
6241 |   1 |   1 |   1 |
6242 +-----+-----+-----+
6243
6244 Example:
6245 """"""""
6246
6247 ::
6248
6249       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6250       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6251       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6252
6253 '``xor``' Instruction
6254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6255
6256 Syntax:
6257 """""""
6258
6259 ::
6260
6261       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6262
6263 Overview:
6264 """""""""
6265
6266 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6267 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6268 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6269
6270 Arguments:
6271 """"""""""
6272
6273 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6274 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6275 arguments must have identical types.
6276
6277 Semantics:
6278 """"""""""
6279
6280 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6281
6282 +-----+-----+-----+
6283 | In0 | In1 | Out |
6284 +-----+-----+-----+
6285 |   0 |   0 |   0 |
6286 +-----+-----+-----+
6287 |   0 |   1 |   1 |
6288 +-----+-----+-----+
6289 |   1 |   0 |   1 |
6290 +-----+-----+-----+
6291 |   1 |   1 |   0 |
6292 +-----+-----+-----+
6293
6294 Example:
6295 """"""""
6296
6297 .. code-block:: llvm
6298
6299       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6300       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6301       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6302       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6303
6304 Vector Operations
6305 -----------------
6306
6307 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6308 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6309 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6310 While LLVM does directly support these vector operations, many
6311 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6312 take full advantage of a specific target.
6313
6314 .. _i_extractelement:
6315
6316 '``extractelement``' Instruction
6317 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6318
6319 Syntax:
6320 """""""
6321
6322 ::
6323
6324       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6325
6326 Overview:
6327 """""""""
6328
6329 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6330 from a vector at a specified index.
6331
6332 Arguments:
6333 """"""""""
6334
6335 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6336 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6337 the position from which to extract the element. The index may be a
6338 variable of any integer type.
6339
6340 Semantics:
6341 """"""""""
6342
6343 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6344 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6345 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6346
6347 Example:
6348 """"""""
6349
6350 .. code-block:: llvm
6351
6352       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6353
6354 .. _i_insertelement:
6355
6356 '``insertelement``' Instruction
6357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6358
6359 Syntax:
6360 """""""
6361
6362 ::
6363
6364       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6365
6366 Overview:
6367 """""""""
6368
6369 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6370 vector at a specified index.
6371
6372 Arguments:
6373 """"""""""
6374
6375 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6376 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6377 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6378 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6379 index may be a variable of any integer type.
6380
6381 Semantics:
6382 """"""""""
6383
6384 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6385 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6386 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6387 undefined.
6388
6389 Example:
6390 """"""""
6391
6392 .. code-block:: llvm
6393
6394       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6395
6396 .. _i_shufflevector:
6397
6398 '``shufflevector``' Instruction
6399 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6400
6401 Syntax:
6402 """""""
6403
6404 ::
6405
6406       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6407
6408 Overview:
6409 """""""""
6410
6411 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6412 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6413 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6414
6415 Arguments:
6416 """"""""""
6417
6418 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6419 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6420 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6421 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6422 same as the element type of the first two operands.
6423
6424 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6425 constant integer or undef values.
6426
6427 Semantics:
6428 """"""""""
6429
6430 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6431 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6432 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6433 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6434 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6435 only one vector.
6436
6437 Example:
6438 """"""""
6439
6440 .. code-block:: llvm
6441
6442       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6443                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6444       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6445                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6446       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6447                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6448       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6449                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6450
6451 Aggregate Operations
6452 --------------------
6453
6454 LLVM supports several instructions for working with
6455 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6456
6457 .. _i_extractvalue:
6458
6459 '``extractvalue``' Instruction
6460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6461
6462 Syntax:
6463 """""""
6464
6465 ::
6466
6467       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6468
6469 Overview:
6470 """""""""
6471
6472 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6473 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6474
6475 Arguments:
6476 """"""""""
6477
6478 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6479 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6480 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6481 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6482
6483 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6484
6485 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6486    omitted and assumed to be zero.
6487 -  At least one index must be specified.
6488 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6489
6490 Semantics:
6491 """"""""""
6492
6493 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6494 the index operands.
6495
6496 Example:
6497 """"""""
6498
6499 .. code-block:: llvm
6500
6501       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6502
6503 .. _i_insertvalue:
6504
6505 '``insertvalue``' Instruction
6506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6507
6508 Syntax:
6509 """""""
6510
6511 ::
6512
6513       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6514
6515 Overview:
6516 """""""""
6517
6518 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6519 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6520
6521 Arguments:
6522 """"""""""
6523
6524 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6525 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6526 a first-class value to insert. The following operands are constant
6527 indices indicating the position at which to insert the value in a
6528 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6529 to insert must have the same type as the value identified by the
6530 indices.
6531
6532 Semantics:
6533 """"""""""
6534
6535 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6536 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6537 indices is that of ``elt``.
6538
6539 Example:
6540 """"""""
6541
6542 .. code-block:: llvm
6543
6544       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6545       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6546       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6547
6548 .. _memoryops:
6549
6550 Memory Access and Addressing Operations
6551 ---------------------------------------
6552
6553 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6554 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6555 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6556 memory in LLVM.
6557
6558 .. _i_alloca:
6559
6560 '``alloca``' Instruction
6561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6562
6563 Syntax:
6564 """""""
6565
6566 ::
6567
6568       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6569
6570 Overview:
6571 """""""""
6572
6573 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6574 currently executing function, to be automatically released when this
6575 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6576 generic address space (address space zero).
6577
6578 Arguments:
6579 """"""""""
6580
6581 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6582 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6583 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6584 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6585 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6586 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6587 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6588 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6589 boundary compatible with the type.
6590
6591 '``type``' may be any sized type.
6592
6593 Semantics:
6594 """"""""""
6595
6596 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6597 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6598 memory is automatically released when the function returns. The
6599 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6600 variables that must have an address available. When the function returns
6601 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6602 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6603 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6604 is not specified.
6605
6606 Example:
6607 """"""""
6608
6609 .. code-block:: llvm
6610
6611       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6612       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6613       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6614       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6615
6616 .. _i_load:
6617
6618 '``load``' Instruction
6619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6620
6621 Syntax:
6622 """""""
6623
6624 ::
6625
6626       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6627       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6628       !<index> = !{ i32 1 }
6629
6630 Overview:
6631 """""""""
6632
6633 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6634
6635 Arguments:
6636 """"""""""
6637
6638 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6639 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6640 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6641 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6642 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6643 operations <volatile>`.
6644
6645 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6646 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6647 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6648 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6649 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6650 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6651 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6652 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6653 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6654 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6655 any defined semantics for atomic loads.
6656
6657 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6658 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6659 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6660 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6661 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6662 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6663 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6664 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6665
6666 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6667 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6668 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6669 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6670 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6671 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6672 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6673
6674 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6675 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6676 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6677 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6678 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6679 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6680 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6681 its value is henceforth unchanging.
6682
6683 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6684 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6685 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6686 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6687 never be null. This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6688 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6689 to loads of a pointer type.
6690
6691 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6692 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6693 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6694 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6695 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6696 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6697 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6698 to loads of a pointer type.
6699
6700 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6701 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6702 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6703 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6704 dereferenceable or null.
6705 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6706 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6707 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6708 to loads of a pointer type.
6709
6710 Semantics:
6711 """"""""""
6712
6713 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6714 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6715 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6716 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6717 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6718 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6719 written using a store of the same type.
6720
6721 Examples:
6722 """""""""
6723
6724 .. code-block:: llvm
6725
6726       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6727       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6728       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6729
6730 .. _i_store:
6731
6732 '``store``' Instruction
6733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6734
6735 Syntax:
6736 """""""
6737
6738 ::
6739
6740       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6741       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6742
6743 Overview:
6744 """""""""
6745
6746 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6747
6748 Arguments:
6749 """"""""""
6750
6751 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6752 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6753 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6754 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6755 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6756 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6757 operations <volatile>`.
6758
6759 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6760 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6761 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6762 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6763 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6764 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6765 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6766 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6767 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6768 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6769 have any defined semantics for atomic stores.
6770
6771 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6772 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6773 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6774 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6775 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6776 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6777 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6778 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6779
6780 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6781 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6782 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6783 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6784 be reused in the cache. The code generator may select special
6785 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6786 x86.
6787
6788 Semantics:
6789 """"""""""
6790
6791 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6792 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6793 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6794 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6795 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6796 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6797 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6798 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6799
6800 Example:
6801 """"""""
6802
6803 .. code-block:: llvm
6804
6805       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6806       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6807       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6808
6809 .. _i_fence:
6810
6811 '``fence``' Instruction
6812 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6813
6814 Syntax:
6815 """""""
6816
6817 ::
6818
6819       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6820
6821 Overview:
6822 """""""""
6823
6824 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6825 between operations.
6826
6827 Arguments:
6828 """"""""""
6829
6830 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6831 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6832 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6833
6834 Semantics:
6835 """"""""""
6836
6837 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6838 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6839 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6840 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6841 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6842 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6843 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6844 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6845 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6846 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6847 *happens-before* edge.
6848
6849 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6850 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6851 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6852
6853 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6854 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6855 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6856
6857 Example:
6858 """"""""
6859
6860 .. code-block:: llvm
6861
6862       fence acquire                          ; yields void
6863       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6864
6865 .. _i_cmpxchg:
6866
6867 '``cmpxchg``' Instruction
6868 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6869
6870 Syntax:
6871 """""""
6872
6873 ::
6874
6875       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6876
6877 Overview:
6878 """""""""
6879
6880 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6881 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6882 equal, it tries to store a new value into the memory.
6883
6884 Arguments:
6885 """"""""""
6886
6887 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6888 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6889 address, and a new value to place at that address if the compared values
6890 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6891 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6892 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6893 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6894 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6895 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6896 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6897
6898 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6899 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6900 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6901 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6902 ``release`` or ``acq_rel``.
6903
6904 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6905 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6906 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6907 respect to all other code in the system.
6908
6909 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6910 equal to the size in memory of the operand.
6911
6912 Semantics:
6913 """"""""""
6914
6915 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6916 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6917 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6918 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6919
6920 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6921 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6922 matched.
6923
6924 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6925 if the value loaded equals ``cmp``.
6926
6927 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6928 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6929 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6930
6931 Example:
6932 """"""""
6933
6934 .. code-block:: llvm
6935
6936     entry:
6937       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6938       br label %loop
6939
6940     loop:
6941       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6942       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6943       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6944       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6945       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6946       br i1 %success, label %done, label %loop
6947
6948     done:
6949       ...
6950
6951 .. _i_atomicrmw:
6952
6953 '``atomicrmw``' Instruction
6954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6955
6956 Syntax:
6957 """""""
6958
6959 ::
6960
6961       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6962
6963 Overview:
6964 """""""""
6965
6966 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6967
6968 Arguments:
6969 """"""""""
6970
6971 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6972 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6973 operation. The operation must be one of the following keywords:
6974
6975 -  xchg
6976 -  add
6977 -  sub
6978 -  and
6979 -  nand
6980 -  or
6981 -  xor
6982 -  max
6983 -  min
6984 -  umax
6985 -  umin
6986
6987 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6988 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6989 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6990 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6991 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6992 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6993 operations <volatile>`.
6994
6995 Semantics:
6996 """"""""""
6997
6998 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6999 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7000 value at the location is returned. The modification is specified by the
7001 operation argument:
7002
7003 -  xchg: ``*ptr = val``
7004 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7005 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7006 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7007 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7008 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7009 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7010 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7011 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7012 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7013    comparison)
7014 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7015    comparison)
7016
7017 Example:
7018 """"""""
7019
7020 .. code-block:: llvm
7021
7022       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7023
7024 .. _i_getelementptr:
7025
7026 '``getelementptr``' Instruction
7027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7028
7029 Syntax:
7030 """""""
7031
7032 ::
7033
7034       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7035       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7036       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7037
7038 Overview:
7039 """""""""
7040
7041 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7042 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7043 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7044 be used to calculate a vector of such addresses.
7045
7046 Arguments:
7047 """"""""""
7048
7049 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7050 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7051 base address to start from. The remaining arguments are indices
7052 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7053 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7054 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7055 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7056 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7057 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7058 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7059 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7060 would require loading the pointer before continuing calculation.
7061
7062 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7063 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7064 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7065 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7066 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7067 required to be constant. These integers are treated as signed values
7068 where relevant.
7069
7070 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7071 to LLVM:
7072
7073 .. code-block:: c
7074
7075     struct RT {
7076       char A;
7077       int B[10][20];
7078       char C;
7079     };
7080     struct ST {
7081       int X;
7082       double Y;
7083       struct RT Z;
7084     };
7085
7086     int *foo(struct ST *s) {
7087       return &s[1].Z.B[5][13];
7088     }
7089
7090 The LLVM code generated by Clang is:
7091
7092 .. code-block:: llvm
7093
7094     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7095     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7096
7097     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7098     entry:
7099       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7100       ret i32* %arrayidx
7101     }
7102
7103 Semantics:
7104 """"""""""
7105
7106 In the example above, the first index is indexing into the
7107 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7108 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7109 indexes into the third element of the structure, yielding a
7110 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7111 structure. The third index indexes into the second element of the
7112 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7113 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7114 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7115 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7116
7117 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7118 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7119 for the given testcase is equivalent to:
7120
7121 .. code-block:: llvm
7122
7123     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7124       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7125       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7126       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7127       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7128       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7129       ret i32* %t5
7130     }
7131
7132 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7133 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7134 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7135 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7136 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7137 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7138 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7139 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7140 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7141 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7142
7143 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7144 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7145 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7146 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7147 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7148 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7149 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7150 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7151 information.
7152
7153 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7154 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7155
7156 Example:
7157 """"""""
7158
7159 .. code-block:: llvm
7160
7161         ; yields [12 x i8]*:aptr
7162         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7163         ; yields i8*:vptr
7164         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7165         ; yields i8*:eptr
7166         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7167         ; yields i32*:iptr
7168         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7169
7170 Vector of pointers:
7171 """""""""""""""""""
7172
7173 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7174 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7175 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7176 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7177
7178 .. code-block:: llvm
7179
7180      ; All arguments are vectors:
7181      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7182      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7183
7184      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7185      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7186      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7187
7188      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7189      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7190      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7191
7192      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7193
7194 The two following instructions are equivalent:
7195
7196 .. code-block:: llvm
7197
7198      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7199        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7200        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7201        <4 x i32> %ind4,
7202        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7203
7204      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7205        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7206
7207 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7208 makes sense:
7209
7210 .. code-block:: c
7211
7212     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7213     double *A, B; int *C;
7214     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7215       A[i] = B[C[i]];
7216     }
7217
7218 .. code-block:: llvm
7219
7220     ; get pointers for 8 elements from array B
7221     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7222     ; load 8 elements from array B into A
7223     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7224          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7225
7226 Conversion Operations
7227 ---------------------
7228
7229 The instructions in this category are the conversion instructions
7230 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7231 various bit conversions on the operand.
7232
7233 '``trunc .. to``' Instruction
7234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7235
7236 Syntax:
7237 """""""
7238
7239 ::
7240
7241       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7242
7243 Overview:
7244 """""""""
7245
7246 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7247
7248 Arguments:
7249 """"""""""
7250
7251 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7252 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7253 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7254 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7255 types are not allowed.
7256
7257 Semantics:
7258 """"""""""
7259
7260 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7261 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7262 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7263 It will always truncate bits.
7264
7265 Example:
7266 """"""""
7267
7268 .. code-block:: llvm
7269
7270       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7271       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7272       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7273       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7274
7275 '``zext .. to``' Instruction
7276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7277
7278 Syntax:
7279 """""""
7280
7281 ::
7282
7283       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7284
7285 Overview:
7286 """""""""
7287
7288 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7289
7290 Arguments:
7291 """"""""""
7292
7293 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7294 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7295 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7296 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7297
7298 Semantics:
7299 """"""""""
7300
7301 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7302 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7303
7304 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7305
7306 Example:
7307 """"""""
7308
7309 .. code-block:: llvm
7310
7311       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7312       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7313       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7314
7315 '``sext .. to``' Instruction
7316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7317
7318 Syntax:
7319 """""""
7320
7321 ::
7322
7323       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7324
7325 Overview:
7326 """""""""
7327
7328 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7329
7330 Arguments:
7331 """"""""""
7332
7333 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7334 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7335 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7336 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7337
7338 Semantics:
7339 """"""""""
7340
7341 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7342 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7343 of the type ``ty2``.
7344
7345 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7346
7347 Example:
7348 """"""""
7349
7350 .. code-block:: llvm
7351
7352       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7353       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7354       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7355
7356 '``fptrunc .. to``' Instruction
7357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7358
7359 Syntax:
7360 """""""
7361
7362 ::
7363
7364       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7365
7366 Overview:
7367 """""""""
7368
7369 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7370
7371 Arguments:
7372 """"""""""
7373
7374 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7375 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7376 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7377 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7378
7379 Semantics:
7380 """"""""""
7381
7382 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7383 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7384 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7385 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7386
7387 Example:
7388 """"""""
7389
7390 .. code-block:: llvm
7391
7392       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7393       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7394
7395 '``fpext .. to``' Instruction
7396 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7397
7398 Syntax:
7399 """""""
7400
7401 ::
7402
7403       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7404
7405 Overview:
7406 """""""""
7407
7408 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7409 point value.
7410
7411 Arguments:
7412 """"""""""
7413
7414 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7415 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7416 to. The source type must be smaller than the destination type.
7417
7418 Semantics:
7419 """"""""""
7420
7421 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7422 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7423 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7424 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7425 *no-op cast* for a floating point cast.
7426
7427 Example:
7428 """"""""
7429
7430 .. code-block:: llvm
7431
7432       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7433       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7434
7435 '``fptoui .. to``' Instruction
7436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7437
7438 Syntax:
7439 """""""
7440
7441 ::
7442
7443       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7444
7445 Overview:
7446 """""""""
7447
7448 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7449 integer equivalent of type ``ty2``.
7450
7451 Arguments:
7452 """"""""""
7453
7454 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7455 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7456 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7457 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7458 type with the same number of elements as ``ty``
7459
7460 Semantics:
7461 """"""""""
7462
7463 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7464 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7465 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7466 are undefined.
7467
7468 Example:
7469 """"""""
7470
7471 .. code-block:: llvm
7472
7473       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7474       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7475       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7476
7477 '``fptosi .. to``' Instruction
7478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7479
7480 Syntax:
7481 """""""
7482
7483 ::
7484
7485       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7486
7487 Overview:
7488 """""""""
7489
7490 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7491 ``value`` to type ``ty2``.
7492
7493 Arguments:
7494 """"""""""
7495
7496 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7497 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7498 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7499 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7500 type with the same number of elements as ``ty``
7501
7502 Semantics:
7503 """"""""""
7504
7505 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7506 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7507 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7508 are undefined.
7509
7510 Example:
7511 """"""""
7512
7513 .. code-block:: llvm
7514
7515       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7516       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7517       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7518
7519 '``uitofp .. to``' Instruction
7520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7521
7522 Syntax:
7523 """""""
7524
7525 ::
7526
7527       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7528
7529 Overview:
7530 """""""""
7531
7532 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7533 and converts that value to the ``ty2`` type.
7534
7535 Arguments:
7536 """"""""""
7537
7538 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7539 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7540 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7541 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7542 type with the same number of elements as ``ty``
7543
7544 Semantics:
7545 """"""""""
7546
7547 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7548 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7549 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7550 are undefined.
7551
7552 Example:
7553 """"""""
7554
7555 .. code-block:: llvm
7556
7557       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7558       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7559
7560 '``sitofp .. to``' Instruction
7561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7562
7563 Syntax:
7564 """""""
7565
7566 ::
7567
7568       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7569
7570 Overview:
7571 """""""""
7572
7573 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7574 converts that value to the ``ty2`` type.
7575
7576 Arguments:
7577 """"""""""
7578
7579 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7580 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7581 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7582 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7583 type with the same number of elements as ``ty``
7584
7585 Semantics:
7586 """"""""""
7587
7588 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7589 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7590 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7591 undefined.
7592
7593 Example:
7594 """"""""
7595
7596 .. code-block:: llvm
7597
7598       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7599       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7600
7601 .. _i_ptrtoint:
7602
7603 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7605
7606 Syntax:
7607 """""""
7608
7609 ::
7610
7611       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7612
7613 Overview:
7614 """""""""
7615
7616 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7617 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7618
7619 Arguments:
7620 """"""""""
7621
7622 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7623 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7624 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7625 a vector of integers type.
7626
7627 Semantics:
7628 """"""""""
7629
7630 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7631 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7632 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7633 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7634 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7635 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7636 change.
7637
7638 Example:
7639 """"""""
7640
7641 .. code-block:: llvm
7642
7643       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7644       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7645       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7646
7647 .. _i_inttoptr:
7648
7649 '``inttoptr .. to``' Instruction
7650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7651
7652 Syntax:
7653 """""""
7654
7655 ::
7656
7657       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7658
7659 Overview:
7660 """""""""
7661
7662 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7663 pointer type, ``ty2``.
7664
7665 Arguments:
7666 """"""""""
7667
7668 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7669 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7670 type.
7671
7672 Semantics:
7673 """"""""""
7674
7675 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7676 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7677 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7678 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7679 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7680 nothing is done (*no-op cast*).
7681
7682 Example:
7683 """"""""
7684
7685 .. code-block:: llvm
7686
7687       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7688       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7689       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7690       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7691
7692 .. _i_bitcast:
7693
7694 '``bitcast .. to``' Instruction
7695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7696
7697 Syntax:
7698 """""""
7699
7700 ::
7701
7702       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7703
7704 Overview:
7705 """""""""
7706
7707 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7708 changing any bits.
7709
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7712
7713 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7714 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7715 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7716 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7717 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7718 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7719 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7720 long as they have the same size).
7721
7722 Semantics:
7723 """"""""""
7724
7725 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7726 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7727 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7728 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7729 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7730 pointers) types with the same address space through this instruction.
7731 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7732 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7733
7734 Example:
7735 """"""""
7736
7737 .. code-block:: llvm
7738
7739       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7740       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7741       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7742       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7743
7744 .. _i_addrspacecast:
7745
7746 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7748
7749 Syntax:
7750 """""""
7751
7752 ::
7753
7754       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7755
7756 Overview:
7757 """""""""
7758
7759 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7760 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7761
7762 Arguments:
7763 """"""""""
7764
7765 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7766 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7767 address space.
7768
7769 Semantics:
7770 """"""""""
7771
7772 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7773 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7774 value modification, depending on the target and the address space
7775 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7776 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7777 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7778 location.
7779
7780 Example:
7781 """"""""
7782
7783 .. code-block:: llvm
7784
7785       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7786       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7787       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7788
7789 .. _otherops:
7790
7791 Other Operations
7792 ----------------
7793
7794 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7795 which defy better classification.
7796
7797 .. _i_icmp:
7798
7799 '``icmp``' Instruction
7800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7801
7802 Syntax:
7803 """""""
7804
7805 ::
7806
7807       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7808
7809 Overview:
7810 """""""""
7811
7812 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7813 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7814 pointer, or pointer vector operands.
7815
7816 Arguments:
7817 """"""""""
7818
7819 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7820 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7821 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7822
7823 #. ``eq``: equal
7824 #. ``ne``: not equal
7825 #. ``ugt``: unsigned greater than
7826 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7827 #. ``ult``: unsigned less than
7828 #. ``ule``: unsigned less or equal
7829 #. ``sgt``: signed greater than
7830 #. ``sge``: signed greater or equal
7831 #. ``slt``: signed less than
7832 #. ``sle``: signed less or equal
7833
7834 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7835 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7836 must also be identical types.
7837
7838 Semantics:
7839 """"""""""
7840
7841 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7842 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7843 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7844
7845 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7846    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7847 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7848    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7849 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7850    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7851 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7852    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7853 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7854    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7855 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7856    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7857 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7858    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7859 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7860    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7861 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7862    if ``op1`` is less than ``op2``.
7863 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7864    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7865
7866 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7867 are compared as if they were integers.
7868
7869 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7870 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7871 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7872
7873 Example:
7874 """"""""
7875
7876 .. code-block:: llvm
7877
7878       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7879       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7880       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7881       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7882       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7883       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7884
7885 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7886 ``icmp`` instruction.
7887
7888 .. _i_fcmp:
7889
7890 '``fcmp``' Instruction
7891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7892
7893 Syntax:
7894 """""""
7895
7896 ::
7897
7898       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7899
7900 Overview:
7901 """""""""
7902
7903 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7904 values based on comparison of its operands.
7905
7906 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7907 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7908
7909 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7910 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7911 compared.
7912
7913 Arguments:
7914 """"""""""
7915
7916 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7917 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7918 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7919
7920 #. ``false``: no comparison, always returns false
7921 #. ``oeq``: ordered and equal
7922 #. ``ogt``: ordered and greater than
7923 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7924 #. ``olt``: ordered and less than
7925 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7926 #. ``one``: ordered and not equal
7927 #. ``ord``: ordered (no nans)
7928 #. ``ueq``: unordered or equal
7929 #. ``ugt``: unordered or greater than
7930 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7931 #. ``ult``: unordered or less than
7932 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7933 #. ``une``: unordered or not equal
7934 #. ``uno``: unordered (either nans)
7935 #. ``true``: no comparison, always returns true
7936
7937 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7938 that either operand may be a QNAN.
7939
7940 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7941 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7942 type. They must have identical types.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7948 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7949 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7950 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7951
7952 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7953 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7954    is equal to ``op2``.
7955 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7956    is greater than ``op2``.
7957 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7958    is greater than or equal to ``op2``.
7959 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7960    is less than ``op2``.
7961 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7962    is less than or equal to ``op2``.
7963 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7964    is not equal to ``op2``.
7965 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7966 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7967    equal to ``op2``.
7968 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7969    greater than ``op2``.
7970 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7971    greater than or equal to ``op2``.
7972 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7973    less than ``op2``.
7974 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7975    less than or equal to ``op2``.
7976 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7977    not equal to ``op2``.
7978 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7979 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7980
7981 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
7982 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
7983 otherwise unsafe floating point optimizations.
7984
7985 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
7986 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
7987 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
7988 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
7989
7990 Example:
7991 """"""""
7992
7993 .. code-block:: llvm
7994
7995       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7996       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7997       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7998       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7999
8000 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8001 ``fcmp`` instruction.
8002
8003 .. _i_phi:
8004
8005 '``phi``' Instruction
8006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8007
8008 Syntax:
8009 """""""
8010
8011 ::
8012
8013       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8014
8015 Overview:
8016 """""""""
8017
8018 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8019 graph representing the function.
8020
8021 Arguments:
8022 """"""""""
8023
8024 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8025 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8026 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8027 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8028 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8029 label arguments.
8030
8031 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8032 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8033 block.
8034
8035 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8036 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8037 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8038 instruction's return value on the same edge).
8039
8040 Semantics:
8041 """"""""""
8042
8043 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8044 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8045 executed just prior to the current block.
8046
8047 Example:
8048 """"""""
8049
8050 .. code-block:: llvm
8051
8052     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8053       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8054       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8055       br label %Loop
8056
8057 .. _i_select:
8058
8059 '``select``' Instruction
8060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8061
8062 Syntax:
8063 """""""
8064
8065 ::
8066
8067       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8068
8069       selty is either i1 or {<N x i1>}
8070
8071 Overview:
8072 """""""""
8073
8074 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8075 condition, without IR-level branching.
8076
8077 Arguments:
8078 """"""""""
8079
8080 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8081 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8082 class <t_firstclass>` type.
8083
8084 Semantics:
8085 """"""""""
8086
8087 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8088 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8089 argument.
8090
8091 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8092 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8093
8094 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8095 same size, then an entire vector is selected.
8096
8097 Example:
8098 """"""""
8099
8100 .. code-block:: llvm
8101
8102       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8103
8104 .. _i_call:
8105
8106 '``call``' Instruction
8107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8108
8109 Syntax:
8110 """""""
8111
8112 ::
8113
8114       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8115
8116 Overview:
8117 """""""""
8118
8119 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8120
8121 Arguments:
8122 """"""""""
8123
8124 This instruction requires several arguments:
8125
8126 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8127    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8128    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8129    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8130    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8131
8132    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8133       recursive cycle in the call graph.
8134    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8135       forwarded in place.
8136
8137    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8138    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8139    rules:
8140
8141    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8142      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8143    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8144      produced by the call or void.
8145    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8146      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8147      in address space.
8148    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8149    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8150      returned, and inalloca, must match.
8151    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8152      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8153      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8154
8155    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8156    the following conditions are met:
8157
8158    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8159    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8160       uses value of call or is void).
8161    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8162       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8163    -  `Platform-specific constraints are
8164       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8165
8166 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8167    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8168    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8169    calling convention of the call must match the calling convention of
8170    the target function, or else the behavior is undefined.
8171 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8172    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8173    are valid here.
8174 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8175    type of the return value. Functions that return no value are marked
8176    ``void``.
8177 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8178    being invoked. The argument types must match the types implied by
8179    this signature. This type can be omitted if the function is not
8180    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8181    function.
8182 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8183    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8184    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8185    to function value.
8186 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8187    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8188    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8189    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8190    extra arguments can be specified.
8191 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8192    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8193    attributes are valid here.
8194
8195 Semantics:
8196 """"""""""
8197
8198 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8199 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8200 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8201 flow continues with the instruction after the function call, and the
8202 return value of the function is bound to the result argument.
8203
8204 Example:
8205 """"""""
8206
8207 .. code-block:: llvm
8208
8209       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8210       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8211       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8212       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8213       call void %foo(i8 97 signext)
8214
8215       %struct.A = type { i32, i8 }
8216       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8217       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8218       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8219       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8220       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8221
8222 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8223 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8224 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8225 This is something we'd like to change in the future to provide better
8226 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8227
8228 .. _i_va_arg:
8229
8230 '``va_arg``' Instruction
8231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8232
8233 Syntax:
8234 """""""
8235
8236 ::
8237
8238       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8239
8240 Overview:
8241 """""""""
8242
8243 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8244 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8245 the ``va_arg`` macro in C.
8246
8247 Arguments:
8248 """"""""""
8249
8250 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8251 argument. It returns a value of the specified argument type and
8252 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8253 type of ``va_list`` is target specific.
8254
8255 Semantics:
8256 """"""""""
8257
8258 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8259 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8260 the next argument. For more information, see the variable argument
8261 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8262
8263 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8264 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8265 function.
8266
8267 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8268 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8269
8270 Example:
8271 """"""""
8272
8273 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8274
8275 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8276 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8277 types on any target.
8278
8279 .. _i_landingpad:
8280
8281 '``landingpad``' Instruction
8282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8283
8284 Syntax:
8285 """""""
8286
8287 ::
8288
8289       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8290       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8291
8292       <clause> := catch <type> <value>
8293       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8294
8295 Overview:
8296 """""""""
8297
8298 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8299 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8300 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8301 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8302 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8303 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8304
8305 Arguments:
8306 """"""""""
8307
8308 The optional
8309 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8310
8311 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8312 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8313 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8314 clause takes an array constant as its argument. Use
8315 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8316 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8317 the ``cleanup`` flag.
8318
8319 Semantics:
8320 """"""""""
8321
8322 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8323 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8324 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8325 calling conventions, how the personality function results are
8326 represented in LLVM IR is target specific.
8327
8328 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8329 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8330 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8331 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8332 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8333 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8334 unwinding continues further up the call stack.
8335
8336 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8337
8338 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8339    of an '``invoke``' instruction.
8340 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8341    first non-PHI instruction.
8342 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8343    pad block.
8344 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8345    '``landingpad``' instruction.
8346
8347 Example:
8348 """"""""
8349
8350 .. code-block:: llvm
8351
8352       ;; A landing pad which can catch an integer.
8353       %res = landingpad { i8*, i32 }
8354                catch i8** @_ZTIi
8355       ;; A landing pad that is a cleanup.
8356       %res = landingpad { i8*, i32 }
8357                cleanup
8358       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8359       %res = landingpad { i8*, i32 }
8360                catch i8** @_ZTIi
8361                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8362
8363 .. _i_cleanuppad:
8364
8365 '``cleanuppad``' Instruction
8366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8367
8368 Syntax:
8369 """""""
8370
8371 ::
8372
8373       <resultval> = cleanuppad <resultty> [<args>*]
8374
8375 Overview:
8376 """""""""
8377
8378 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8379 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8380 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8381 transfer control to run cleanup actions.
8382 The ``args`` correspond to whatever additional
8383 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8384 execute the cleanup.
8385 The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8386
8387 Arguments:
8388 """"""""""
8389
8390 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8391 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8392
8393 Semantics:
8394 """"""""""
8395
8396 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8397 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8398 therefore the "result type" of the ``cleanuppad`` instruction. As with
8399 calling conventions, how the personality function results are
8400 represented in LLVM IR is target specific.
8401
8402 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8403 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8404 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8405
8406 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8407
8408 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8409    an exceptional instruction.
8410 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8411    first non-PHI instruction.
8412 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8413    cleanup block.
8414 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8415    '``cleanuppad``' instruction.
8416 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8417    ``catchret`` without first executing a ``cleanupret`` and a subsequent
8418    ``catchpad``.
8419 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8420    ``ret`` without first executing a ``cleanupret``.
8421
8422 Example:
8423 """"""""
8424
8425 .. code-block:: llvm
8426
8427       %res = cleanuppad { i8*, i32 } [label %nextaction]
8428
8429 .. _intrinsics:
8430
8431 Intrinsic Functions
8432 ===================
8433
8434 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8435 have well known names and semantics and are required to follow certain
8436 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8437 for the LLVM language that does not require changing all of the
8438 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8439 reader/writer, the parser, etc...).
8440
8441 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8442 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8443 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8444 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8445 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8446 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8447 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8448 are added that they be documented here.
8449
8450 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8451 represents a family of functions that perform the same operation but on
8452 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8453 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8454 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8455 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8456 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8457 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8458 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8459 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8460 argument or the result.
8461
8462 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8463 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8464 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8465 whose type is matched against another type do not. For example, the
8466 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8467 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8468 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8469 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8470 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8471 type is matched against the return type, it does not require its own
8472 name suffix.
8473
8474 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8475 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8476
8477 .. _int_varargs:
8478
8479 Variable Argument Handling Intrinsics
8480 -------------------------------------
8481
8482 Variable argument support is defined in LLVM with the
8483 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8484 functions. These functions are related to the similarly named macros
8485 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8486
8487 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8488 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8489 does not define what this type is, so all transformations should be
8490 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8491
8492 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8493 variable argument handling intrinsic functions are used.
8494
8495 .. code-block:: llvm
8496
8497     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8498     ; it is merely an i8*.
8499     %struct.va_list = type { i8* }
8500
8501     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8502     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8503
8504     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8505       ; Initialize variable argument processing
8506       %ap = alloca %struct.va_list
8507       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8508       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8509
8510       ; Read a single integer argument
8511       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8512
8513       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8514       %aq = alloca i8*
8515       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8516       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8517       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8518
8519       ; Stop processing of arguments.
8520       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8521       ret i32 %tmp
8522     }
8523
8524     declare void @llvm.va_start(i8*)
8525     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8526     declare void @llvm.va_end(i8*)
8527
8528 .. _int_va_start:
8529
8530 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8532
8533 Syntax:
8534 """""""
8535
8536 ::
8537
8538       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8539
8540 Overview:
8541 """""""""
8542
8543 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8544 subsequent use by ``va_arg``.
8545
8546 Arguments:
8547 """"""""""
8548
8549 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8550
8551 Semantics:
8552 """"""""""
8553
8554 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8555 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8556 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8557 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8558 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8559 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8560 that out.
8561
8562 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8564
8565 Syntax:
8566 """""""
8567
8568 ::
8569
8570       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8571
8572 Overview:
8573 """""""""
8574
8575 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8576 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8577
8578 Arguments:
8579 """"""""""
8580
8581 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8582
8583 Semantics:
8584 """"""""""
8585
8586 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8587 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8588 element to which the argument points. Calls to
8589 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8590 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8591 ``llvm.va_end``.
8592
8593 .. _int_va_copy:
8594
8595 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8597
8598 Syntax:
8599 """""""
8600
8601 ::
8602
8603       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8604
8605 Overview:
8606 """""""""
8607
8608 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8609 from the source argument list to the destination argument list.
8610
8611 Arguments:
8612 """"""""""
8613
8614 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8615 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8616
8617 Semantics:
8618 """"""""""
8619
8620 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8621 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8622 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8623 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8624 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8625
8626 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8627 --------------------------------------
8628
8629 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8630 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8631 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8632 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8633
8634 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8635 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8636 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8637 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8638 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8639 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8640
8641 Experimental Statepoint Intrinsics
8642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8643
8644 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8645 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8646 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8647 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8648 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8649 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8650 described in :doc:`Statepoints`.
8651
8652 .. _int_gcroot:
8653
8654 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8656
8657 Syntax:
8658 """""""
8659
8660 ::
8661
8662       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8663
8664 Overview:
8665 """""""""
8666
8667 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8668 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8669
8670 Arguments:
8671 """"""""""
8672
8673 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8674 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8675 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8676 root.
8677
8678 Semantics:
8679 """"""""""
8680
8681 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8682 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8683 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8684 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8685 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8686
8687 .. _int_gcread:
8688
8689 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8691
8692 Syntax:
8693 """""""
8694
8695 ::
8696
8697       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8703 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8704 barriers.
8705
8706 Arguments:
8707 """"""""""
8708
8709 The second argument is the address to read from, which should be an
8710 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8711 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8712 runtime (otherwise null).
8713
8714 Semantics:
8715 """"""""""
8716
8717 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8718 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8719 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8720 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8721 algorithm <gc>`.
8722
8723 .. _int_gcwrite:
8724
8725 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8727
8728 Syntax:
8729 """""""
8730
8731 ::
8732
8733       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8734
8735 Overview:
8736 """""""""
8737
8738 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8739 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8740 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8741
8742 Arguments:
8743 """"""""""
8744
8745 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8746 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8747 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8748 object, Obj may be null.
8749
8750 Semantics:
8751 """"""""""
8752
8753 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8754 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8755 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8756 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8757 algorithm <gc>`.
8758
8759 Code Generator Intrinsics
8760 -------------------------
8761
8762 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8763 may only be implemented with code generator support.
8764
8765 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8766 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8767
8768 Syntax:
8769 """""""
8770
8771 ::
8772
8773       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8774
8775 Overview:
8776 """""""""
8777
8778 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8779 target-specific value indicating the return address of the current
8780 function or one of its callers.
8781
8782 Arguments:
8783 """"""""""
8784
8785 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8786 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8787 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8788 value.
8789
8790 Semantics:
8791 """"""""""
8792
8793 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8794 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8795 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8796 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8797 used for debugging purposes.
8798
8799 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8800 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8801 of the obvious source-language caller.
8802
8803 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8805
8806 Syntax:
8807 """""""
8808
8809 ::
8810
8811       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8812
8813 Overview:
8814 """""""""
8815
8816 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8817 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8818
8819 Arguments:
8820 """"""""""
8821
8822 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8823 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8824 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8825 value.
8826
8827 Semantics:
8828 """"""""""
8829
8830 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8831 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8832 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8833 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8834 used for debugging purposes.
8835
8836 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8837 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8838 of the obvious source-language caller.
8839
8840 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8842
8843 Syntax:
8844 """""""
8845
8846 ::
8847
8848       declare void @llvm.localescape(...)
8849       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8850
8851 Overview:
8852 """""""""
8853
8854 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8855 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8856 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8857 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8858
8859 Arguments:
8860 """"""""""
8861
8862 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8863 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8864 once, and it can only do so from the entry block.
8865
8866 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8867 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8868 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8869 other modules.
8870
8871 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8872 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8873 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8874 pointer in platform-specific ways.
8875
8876 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8877 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8878
8879 Semantics:
8880 """"""""""
8881
8882 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8883 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8884 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8885 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8886 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8887 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8888 '``llvm.localrecover``'.
8889
8890 .. _int_read_register:
8891 .. _int_write_register:
8892
8893 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8895
8896 Syntax:
8897 """""""
8898
8899 ::
8900
8901       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8902       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8903       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8904       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8905       !0 = !{!"sp\00"}
8906
8907 Overview:
8908 """""""""
8909
8910 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8911 provides access to the named register. The register must be valid on
8912 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8913 with the register being read.
8914
8915 Semantics:
8916 """"""""""
8917
8918 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8919 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8920 the current value of the register, where possible.
8921
8922 This is useful to implement named register global variables that need
8923 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8924 bare-metal programs including OS kernels.
8925
8926 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8927 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8928 allocatable registers are not supported.
8929
8930 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8931 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8932 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8933 registers.
8934
8935 .. _int_stacksave:
8936
8937 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8939
8940 Syntax:
8941 """""""
8942
8943 ::
8944
8945       declare i8* @llvm.stacksave()
8946
8947 Overview:
8948 """""""""
8949
8950 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8951 of the function stack, for use with
8952 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8953 implementing language features like scoped automatic variable sized
8954 arrays in C99.
8955
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8958
8959 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8960 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8961 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8962 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8963 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8964 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8965 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8966
8967 .. _int_stackrestore:
8968
8969 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8971
8972 Syntax:
8973 """""""
8974
8975 ::
8976
8977       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8978
8979 Overview:
8980 """""""""
8981
8982 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8983 the function stack to the state it was in when the corresponding
8984 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8985 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8986 sized arrays in C99.
8987
8988 Semantics:
8989 """"""""""
8990
8991 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8992
8993 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8995
8996 Syntax:
8997 """""""
8998
8999 ::
9000
9001       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9002
9003 Overview:
9004 """""""""
9005
9006 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9007 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9008 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9009 its performance characteristics.
9010
9011 Arguments:
9012 """"""""""
9013
9014 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9015 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9016 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9017 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9018 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9019 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9020 arguments must be constant integers.
9021
9022 Semantics:
9023 """"""""""
9024
9025 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9026 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9027 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9028 the processor cache for better performance.
9029
9030 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9032
9033 Syntax:
9034 """""""
9035
9036 ::
9037
9038       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9039
9040 Overview:
9041 """""""""
9042
9043 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9044 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9045 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9046 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9047 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9048 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9049 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9050 allow correlations of simulation runs.
9051
9052 Arguments:
9053 """"""""""
9054
9055 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9056
9057 Semantics:
9058 """"""""""
9059
9060 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9061 that do not support this intrinsic may ignore it.
9062
9063 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9065
9066 Syntax:
9067 """""""
9068
9069 ::
9070
9071       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9072
9073 Overview:
9074 """""""""
9075
9076 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9077 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9078 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9079 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9080 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9081 timings.
9082
9083 Semantics:
9084 """"""""""
9085
9086 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9087 memory. Implementations are allowed to either return a application
9088 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9089 is lowered to a constant 0.
9090
9091 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9092 running at and the host platform.
9093
9094 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9096
9097 Syntax:
9098 """""""
9099
9100 ::
9101
9102       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9103
9104 Overview:
9105 """""""""
9106
9107 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9108 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9109 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9110 flushes the instruction cache.
9111
9112 Semantics:
9113 """"""""""
9114
9115 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9116 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9117 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9118 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9119 privileges.
9120
9121 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9122 time library.
9123
9124 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9125 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9126
9127 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9129
9130 Syntax:
9131 """""""
9132
9133 ::
9134
9135       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9136                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9137
9138 Overview:
9139 """""""""
9140
9141 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9142 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9143 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9144 program at runtime.
9145
9146 Arguments:
9147 """"""""""
9148
9149 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9150 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9151 (mangled) function name for a set of counters.
9152
9153 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9154 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9155 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9156 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9157 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9158
9159 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9160 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9161
9162 Semantics:
9163 """"""""""
9164
9165 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9166 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9167 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9168 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9169 the ``llvm-profdata`` tool.
9170
9171 Standard C Library Intrinsics
9172 -----------------------------
9173
9174 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9175 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9176 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9177 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9178
9179 .. _int_memcpy:
9180
9181 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9183
9184 Syntax:
9185 """""""
9186
9187 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9188 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9189 support all bit widths however.
9190
9191 ::
9192
9193       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9194                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9195       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9196                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9197
9198 Overview:
9199 """""""""
9200
9201 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9202 source location to the destination location.
9203
9204 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9205 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9206 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9207
9208 Arguments:
9209 """"""""""
9210
9211 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9212 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9213 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9214 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9215 boolean indicating a volatile access.
9216
9217 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9218 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9219 are aligned to that boundary.
9220
9221 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9222 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9223 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9224
9225 Semantics:
9226 """"""""""
9227
9228 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9229 source location to the destination location, which are not allowed to
9230 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9231 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9232 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9233
9234 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9236
9237 Syntax:
9238 """""""
9239
9240 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9241 bit width and for different address space. Not all targets support all
9242 bit widths however.
9243
9244 ::
9245
9246       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9247                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9248       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9249                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9250
9251 Overview:
9252 """""""""
9253
9254 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9255 source location to the destination location. It is similar to the
9256 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9257 overlap.
9258
9259 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9260 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9261 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9262
9263 Arguments:
9264 """"""""""
9265
9266 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9267 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9268 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9269 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9270 boolean indicating a volatile access.
9271
9272 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9273 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9274 aligned to that boundary.
9275
9276 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9277 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9278 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9279
9280 Semantics:
9281 """"""""""
9282
9283 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9284 source location to the destination location, which may overlap. It
9285 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9286 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9287 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9288
9289 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9291
9292 Syntax:
9293 """""""
9294
9295 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9296 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9297 support all bit widths.
9298
9299 ::
9300
9301       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9302                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9303       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9304                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9305
9306 Overview:
9307 """""""""
9308
9309 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9310 particular byte value.
9311
9312 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9313 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9314 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9315
9316 Arguments:
9317 """"""""""
9318
9319 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9320 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9321 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9322 argument is the known alignment of the destination location.
9323
9324 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9325 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9326 that boundary.
9327
9328 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9329 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9330 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9331
9332 Semantics:
9333 """"""""""
9334
9335 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9336 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9337 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9338 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9339
9340 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9342
9343 Syntax:
9344 """""""
9345
9346 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9347 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9348 all types however.
9349
9350 ::
9351
9352       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9353       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9354       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9355       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9356       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9357
9358 Overview:
9359 """""""""
9360
9361 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9362 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9363 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9364 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9365 because there is no need to worry about errno being set).
9366 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9367
9368 Arguments:
9369 """"""""""
9370
9371 The argument and return value are floating point numbers of the same
9372 type.
9373
9374 Semantics:
9375 """"""""""
9376
9377 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9378 nonnegative floating point number.
9379
9380 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9382
9383 Syntax:
9384 """""""
9385
9386 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9387 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9388 all types however.
9389
9390 ::
9391
9392       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9393       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9394       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9395       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9396       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9397
9398 Overview:
9399 """""""""
9400
9401 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9402 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9403 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9404 used, the second argument remains a scalar integer value.
9405
9406 Arguments:
9407 """"""""""
9408
9409 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9410 raise to that power.
9411
9412 Semantics:
9413 """"""""""
9414
9415 This function returns the first value raised to the second power with an
9416 unspecified sequence of rounding operations.
9417
9418 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9419 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9420
9421 Syntax:
9422 """""""
9423
9424 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9425 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9426 all types however.
9427
9428 ::
9429
9430       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9431       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9432       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9433       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9434       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9435
9436 Overview:
9437 """""""""
9438
9439 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9440
9441 Arguments:
9442 """"""""""
9443
9444 The argument and return value are floating point numbers of the same
9445 type.
9446
9447 Semantics:
9448 """"""""""
9449
9450 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9451 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9452 conditions in the same way.
9453
9454 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9456
9457 Syntax:
9458 """""""
9459
9460 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9461 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9462 all types however.
9463
9464 ::
9465
9466       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9467       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9468       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9469       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9470       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9471
9472 Overview:
9473 """""""""
9474
9475 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9476
9477 Arguments:
9478 """"""""""
9479
9480 The argument and return value are floating point numbers of the same
9481 type.
9482
9483 Semantics:
9484 """"""""""
9485
9486 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9487 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9488 conditions in the same way.
9489
9490 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9492
9493 Syntax:
9494 """""""
9495
9496 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9497 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9498 all types however.
9499
9500 ::
9501
9502       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9503       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9504       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9505       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9506       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9507
9508 Overview:
9509 """""""""
9510
9511 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9512 specified (positive or negative) power.
9513
9514 Arguments:
9515 """"""""""
9516
9517 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9518 to raise to that power.
9519
9520 Semantics:
9521 """"""""""
9522
9523 This function returns the first value raised to the second power,
9524 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9525 handles error conditions in the same way.
9526
9527 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9529
9530 Syntax:
9531 """""""
9532
9533 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9534 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9535 all types however.
9536
9537 ::
9538
9539       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9540       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9541       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9542       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9543       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9544
9545 Overview:
9546 """""""""
9547
9548 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9549
9550 Arguments:
9551 """"""""""
9552
9553 The argument and return value are floating point numbers of the same
9554 type.
9555
9556 Semantics:
9557 """"""""""
9558
9559 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9560 would, and handles error conditions in the same way.
9561
9562 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9564
9565 Syntax:
9566 """""""
9567
9568 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9569 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9570 all types however.
9571
9572 ::
9573
9574       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9575       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9576       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9577       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9578       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9579
9580 Overview:
9581 """""""""
9582
9583 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9584
9585 Arguments:
9586 """"""""""
9587
9588 The argument and return value are floating point numbers of the same
9589 type.
9590
9591 Semantics:
9592 """"""""""
9593
9594 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9595 would, and handles error conditions in the same way.
9596
9597 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9599
9600 Syntax:
9601 """""""
9602
9603 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9604 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9605 all types however.
9606
9607 ::
9608
9609       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9610       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9611       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9612       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9613       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9614
9615 Overview:
9616 """""""""
9617
9618 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9619
9620 Arguments:
9621 """"""""""
9622
9623 The argument and return value are floating point numbers of the same
9624 type.
9625
9626 Semantics:
9627 """"""""""
9628
9629 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9630 would, and handles error conditions in the same way.
9631
9632 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9634
9635 Syntax:
9636 """""""
9637
9638 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9639 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9640 all types however.
9641
9642 ::
9643
9644       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9645       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9646       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9647       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9648       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9649
9650 Overview:
9651 """""""""
9652
9653 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9654
9655 Arguments:
9656 """"""""""
9657
9658 The argument and return value are floating point numbers of the same
9659 type.
9660
9661 Semantics:
9662 """"""""""
9663
9664 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9665 would, and handles error conditions in the same way.
9666
9667 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9669
9670 Syntax:
9671 """""""
9672
9673 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9674 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9675 all types however.
9676
9677 ::
9678
9679       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9680       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9681       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9682       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9683       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9684
9685 Overview:
9686 """""""""
9687
9688 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9689
9690 Arguments:
9691 """"""""""
9692
9693 The argument and return value are floating point numbers of the same
9694 type.
9695
9696 Semantics:
9697 """"""""""
9698
9699 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9700 would, and handles error conditions in the same way.
9701
9702 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9704
9705 Syntax:
9706 """""""
9707
9708 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9709 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9710 all types however.
9711
9712 ::
9713
9714       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9715       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9716       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9717       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9718       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9719
9720 Overview:
9721 """""""""
9722
9723 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9724 operation.
9725
9726 Arguments:
9727 """"""""""
9728
9729 The argument and return value are floating point numbers of the same
9730 type.
9731
9732 Semantics:
9733 """"""""""
9734
9735 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9736 would, and does not set errno.
9737
9738 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9740
9741 Syntax:
9742 """""""
9743
9744 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9745 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9746 all types however.
9747
9748 ::
9749
9750       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9751       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9752       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9753       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9754       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9755
9756 Overview:
9757 """""""""
9758
9759 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9760 operand.
9761
9762 Arguments:
9763 """"""""""
9764
9765 The argument and return value are floating point numbers of the same
9766 type.
9767
9768 Semantics:
9769 """"""""""
9770
9771 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9772 would, and handles error conditions in the same way.
9773
9774 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9776
9777 Syntax:
9778 """""""
9779
9780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9781 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9782 all types however.
9783
9784 ::
9785
9786       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9787       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9788       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9789       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9790       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9791
9792 Overview:
9793 """""""""
9794
9795 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9796 arguments.
9797
9798
9799 Arguments:
9800 """"""""""
9801
9802 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9803 type.
9804
9805 Semantics:
9806 """"""""""
9807
9808 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9809 fmin.
9810
9811 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9812 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9813 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9814 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9815
9816 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9818
9819 Syntax:
9820 """""""
9821
9822 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9823 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9824 all types however.
9825
9826 ::
9827
9828       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9829       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9830       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9831       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9832       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9833
9834 Overview:
9835 """""""""
9836
9837 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9838 arguments.
9839
9840
9841 Arguments:
9842 """"""""""
9843
9844 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9845 type.
9846
9847 Semantics:
9848 """"""""""
9849 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9850 fmax.
9851
9852 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9853 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9854 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9855 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9856
9857 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9859
9860 Syntax:
9861 """""""
9862
9863 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9864 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9865 all types however.
9866
9867 ::
9868
9869       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9870       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9871       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9872       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9873       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9874
9875 Overview:
9876 """""""""
9877
9878 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9879 first operand and the sign of the second operand.
9880
9881 Arguments:
9882 """"""""""
9883
9884 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9885 type.
9886
9887 Semantics:
9888 """"""""""
9889
9890 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9891 functions would, and handles error conditions in the same way.
9892
9893 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9895
9896 Syntax:
9897 """""""
9898
9899 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9900 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9901 all types however.
9902
9903 ::
9904
9905       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9906       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9907       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9908       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9909       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9910
9911 Overview:
9912 """""""""
9913
9914 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9915
9916 Arguments:
9917 """"""""""
9918
9919 The argument and return value are floating point numbers of the same
9920 type.
9921
9922 Semantics:
9923 """"""""""
9924
9925 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9926 would, and handles error conditions in the same way.
9927
9928 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9930
9931 Syntax:
9932 """""""
9933
9934 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9935 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9936 all types however.
9937
9938 ::
9939
9940       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9941       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9942       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9943       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9944       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9945
9946 Overview:
9947 """""""""
9948
9949 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9950
9951 Arguments:
9952 """"""""""
9953
9954 The argument and return value are floating point numbers of the same
9955 type.
9956
9957 Semantics:
9958 """"""""""
9959
9960 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9961 would, and handles error conditions in the same way.
9962
9963 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9965
9966 Syntax:
9967 """""""
9968
9969 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9970 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9971 all types however.
9972
9973 ::
9974
9975       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9976       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9977       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9978       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9979       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9980
9981 Overview:
9982 """""""""
9983
9984 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9985 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9986
9987 Arguments:
9988 """"""""""
9989
9990 The argument and return value are floating point numbers of the same
9991 type.
9992
9993 Semantics:
9994 """"""""""
9995
9996 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9997 would, and handles error conditions in the same way.
9998
9999 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10001
10002 Syntax:
10003 """""""
10004
10005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10006 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10007 all types however.
10008
10009 ::
10010
10011       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10012       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10013       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10014       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10015       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10016
10017 Overview:
10018 """""""""
10019
10020 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10021 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10022 operand isn't an integer.
10023
10024 Arguments:
10025 """"""""""
10026
10027 The argument and return value are floating point numbers of the same
10028 type.
10029
10030 Semantics:
10031 """"""""""
10032
10033 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10034 would, and handles error conditions in the same way.
10035
10036 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10038
10039 Syntax:
10040 """""""
10041
10042 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10043 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10044 all types however.
10045
10046 ::
10047
10048       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10049       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10050       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10051       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10052       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10053
10054 Overview:
10055 """""""""
10056
10057 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10058 nearest integer.
10059
10060 Arguments:
10061 """"""""""
10062
10063 The argument and return value are floating point numbers of the same
10064 type.
10065
10066 Semantics:
10067 """"""""""
10068
10069 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10070 functions would, and handles error conditions in the same way.
10071
10072 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10073 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10074
10075 Syntax:
10076 """""""
10077
10078 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10079 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10080 all types however.
10081
10082 ::
10083
10084       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10085       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10086       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10087       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10088       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10089
10090 Overview:
10091 """""""""
10092
10093 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10094 nearest integer.
10095
10096 Arguments:
10097 """"""""""
10098
10099 The argument and return value are floating point numbers of the same
10100 type.
10101
10102 Semantics:
10103 """"""""""
10104
10105 This function returns the same values as the libm ``round``
10106 functions would, and handles error conditions in the same way.
10107
10108 Bit Manipulation Intrinsics
10109 ---------------------------
10110
10111 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10112 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10113
10114 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10116
10117 Syntax:
10118 """""""
10119
10120 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10121 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10122
10123 ::
10124
10125       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10126       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10127       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10128
10129 Overview:
10130 """""""""
10131
10132 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10133 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10134 These are useful for performing operations on data that is not in the
10135 target's native byte order.
10136
10137 Semantics:
10138 """"""""""
10139
10140 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10141 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10142 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10143 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10144 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10145 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10146 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10147 respectively).
10148
10149 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10151
10152 Syntax:
10153 """""""
10154
10155 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10156 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10157 support all bit widths or vector types, however.
10158
10159 ::
10160
10161       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10162       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10163       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10164       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10165       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10166       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10167
10168 Overview:
10169 """""""""
10170
10171 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10172 in a value.
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10178 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10179 match the argument type.
10180
10181 Semantics:
10182 """"""""""
10183
10184 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10185 each element of a vector.
10186
10187 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10188 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10189
10190 Syntax:
10191 """""""
10192
10193 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10194 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10195 targets support all bit widths or vector types, however.
10196
10197 ::
10198
10199       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10200       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10201       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10202       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10203       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10204       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10205
10206 Overview:
10207 """""""""
10208
10209 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10210 leading zeros in a variable.
10211
10212 Arguments:
10213 """"""""""
10214
10215 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10216 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10217 type must match the first argument type.
10218
10219 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10220 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10221 defined result. Historically some architectures did not provide a
10222 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10223 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10224
10225 Semantics:
10226 """"""""""
10227
10228 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10229 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10230 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10231 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10232 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10233
10234 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10236
10237 Syntax:
10238 """""""
10239
10240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10241 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10242 support all bit widths or vector types, however.
10243
10244 ::
10245
10246       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10247       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10248       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10249       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10250       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10251       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10252
10253 Overview:
10254 """""""""
10255
10256 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10257 trailing zeros.
10258
10259 Arguments:
10260 """"""""""
10261
10262 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10263 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10264 type must match the first argument type.
10265
10266 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10267 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10268 defined result. Historically some architectures did not provide a
10269 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10270 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10271
10272 Semantics:
10273 """"""""""
10274
10275 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10276 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10277 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10278 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10279 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10280
10281 .. _int_overflow:
10282
10283 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10284 -----------------------------------
10285
10286 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10287
10288 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10289 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10290
10291 Syntax:
10292 """""""
10293
10294 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10295 on any integer bit width.
10296
10297 ::
10298
10299       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10300       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10301       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10302
10303 Overview:
10304 """""""""
10305
10306 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10307 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10308 occurred during the signed summation.
10309
10310 Arguments:
10311 """"""""""
10312
10313 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10314 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10315 bit width. The second element of the result structure must be of type
10316 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10317 addition.
10318
10319 Semantics:
10320 """"""""""
10321
10322 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10323 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10324 first element of which is the signed summation, and the second element
10325 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10326 overflow.
10327
10328 Examples:
10329 """""""""
10330
10331 .. code-block:: llvm
10332
10333       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10334       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10335       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10336       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10337
10338 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10340
10341 Syntax:
10342 """""""
10343
10344 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10345 on any integer bit width.
10346
10347 ::
10348
10349       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10350       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10351       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10352
10353 Overview:
10354 """""""""
10355
10356 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10357 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10358 occurred during the unsigned summation.
10359
10360 Arguments:
10361 """"""""""
10362
10363 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10364 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10365 bit width. The second element of the result structure must be of type
10366 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10367 addition.
10368
10369 Semantics:
10370 """"""""""
10371
10372 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10373 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10374 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10375 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10376
10377 Examples:
10378 """""""""
10379
10380 .. code-block:: llvm
10381
10382       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10383       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10384       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10385       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10386
10387 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10389
10390 Syntax:
10391 """""""
10392
10393 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10394 on any integer bit width.
10395
10396 ::
10397
10398       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10399       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10400       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10401
10402 Overview:
10403 """""""""
10404
10405 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10406 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10407 overflow occurred during the signed subtraction.
10408
10409 Arguments:
10410 """"""""""
10411
10412 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10413 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10414 bit width. The second element of the result structure must be of type
10415 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10416 subtraction.
10417
10418 Semantics:
10419 """"""""""
10420
10421 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10422 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10423 first element of which is the subtraction, and the second element of
10424 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10425 overflow.
10426
10427 Examples:
10428 """""""""
10429
10430 .. code-block:: llvm
10431
10432       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10433       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10434       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10435       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10436
10437 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10439
10440 Syntax:
10441 """""""
10442
10443 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10444 on any integer bit width.
10445
10446 ::
10447
10448       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10449       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10450       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10451
10452 Overview:
10453 """""""""
10454
10455 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10456 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10457 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10458
10459 Arguments:
10460 """"""""""
10461
10462 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10463 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10464 bit width. The second element of the result structure must be of type
10465 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10466 subtraction.
10467
10468 Semantics:
10469 """"""""""
10470
10471 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10472 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10473 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10474 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10475 overflow.
10476
10477 Examples:
10478 """""""""
10479
10480 .. code-block:: llvm
10481
10482       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10483       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10484       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10485       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10486
10487 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10489
10490 Syntax:
10491 """""""
10492
10493 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10494 on any integer bit width.
10495
10496 ::
10497
10498       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10499       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10500       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10501
10502 Overview:
10503 """""""""
10504
10505 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10506 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10507 overflow occurred during the signed multiplication.
10508
10509 Arguments:
10510 """"""""""
10511
10512 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10513 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10514 bit width. The second element of the result structure must be of type
10515 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10516 multiplication.
10517
10518 Semantics:
10519 """"""""""
10520
10521 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10522 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10523 the first element of which is the multiplication, and the second element
10524 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10525 overflow.
10526
10527 Examples:
10528 """""""""
10529
10530 .. code-block:: llvm
10531
10532       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10533       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10534       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10535       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10536
10537 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10539
10540 Syntax:
10541 """""""
10542
10543 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10544 on any integer bit width.
10545
10546 ::
10547
10548       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10549       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10550       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10551
10552 Overview:
10553 """""""""
10554
10555 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10556 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10557 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10558
10559 Arguments:
10560 """"""""""
10561
10562 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10563 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10564 bit width. The second element of the result structure must be of type
10565 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10566 multiplication.
10567
10568 Semantics:
10569 """"""""""
10570
10571 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10572 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10573 the first element of which is the multiplication, and the second
10574 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10575 resulted in an overflow.
10576
10577 Examples:
10578 """""""""
10579
10580 .. code-block:: llvm
10581
10582       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10583       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10584       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10585       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10586
10587 Specialised Arithmetic Intrinsics
10588 ---------------------------------
10589
10590 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10592
10593 Syntax:
10594 """""""
10595
10596 ::
10597
10598       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10599       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10600
10601 Overview:
10602 """""""""
10603
10604 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10605 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10606 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10607 defined by IEEE-754-2008 to be:
10608
10609 ::
10610
10611       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10612       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10613       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10614
10615 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10616 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10617 according to section 6.2.
10618
10619 Examples of non-canonical encodings:
10620
10621 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10622   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10623 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10624   encodings.
10625 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10626   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10627   a zero of the same sign by this operation.
10628
10629 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10630 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10631 quiet NaN result.
10632
10633 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10634 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10635 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10636 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10637
10638 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10639
10640 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10641 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10642   to ``(x == y)``
10643
10644 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10645 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10646
10647 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10648 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10649 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10650 usual methods.
10651
10652 The canonicalization operation may be optimized away if:
10653
10654 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10655   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10656 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10657   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10658
10659 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10661
10662 Syntax:
10663 """""""
10664
10665 ::
10666
10667       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10668       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10669
10670 Overview:
10671 """""""""
10672
10673 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10674 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10675 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10676 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10677 and add instructions.
10678
10679 Arguments:
10680 """"""""""
10681
10682 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10683 multiplicands, a and b, and an addend c.
10684
10685 Semantics:
10686 """"""""""
10687
10688 The expression:
10689
10690 ::
10691
10692       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10693
10694 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10695 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10696 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10697 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10698 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10699 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10700
10701 Examples:
10702 """""""""
10703
10704 .. code-block:: llvm
10705
10706       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10707
10708
10709 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10711
10712 Syntax:
10713 """""""
10714 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10715
10716 .. code-block:: llvm
10717
10718       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10719
10720
10721 Overview:
10722 """""""""
10723
10724 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10725 treating them both as unsigned integers.
10726
10727 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10728 treating them both as signed integers.
10729
10730 .. note::
10731
10732     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10733     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10734     recommended for users to create them manually.
10735
10736 Arguments:
10737 """"""""""
10738
10739 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10740
10741 Semantics:
10742 """"""""""
10743
10744 The expression::
10745
10746     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10747
10748 is equivalent to::
10749
10750     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10751     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10752     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10753     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10754
10755 Similarly the expression::
10756
10757     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10758
10759 is equivalent to::
10760
10761     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10762     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10763     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10764     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10765
10766
10767 Half Precision Floating Point Intrinsics
10768 ----------------------------------------
10769
10770 For most target platforms, half precision floating point is a
10771 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10772 but does not support computation in the format.
10773
10774 This means that code must first load the half-precision floating point
10775 value as an i16, then convert it to float with
10776 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10777 then be performed on the float value (including extending to double
10778 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10779 if needed, then converted to i16 with
10780 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10781 i16 value.
10782
10783 .. _int_convert_to_fp16:
10784
10785 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10787
10788 Syntax:
10789 """""""
10790
10791 ::
10792
10793       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10794       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10795
10796 Overview:
10797 """""""""
10798
10799 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10800 conventional floating point type to half precision floating point format.
10801
10802 Arguments:
10803 """"""""""
10804
10805 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10806 converted.
10807
10808 Semantics:
10809 """"""""""
10810
10811 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10812 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10813 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10814
10815 Examples:
10816 """""""""
10817
10818 .. code-block:: llvm
10819
10820       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10821       store i16 %res, i16* @x, align 2
10822
10823 .. _int_convert_from_fp16:
10824
10825 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10827
10828 Syntax:
10829 """""""
10830
10831 ::
10832
10833       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10834       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10835
10836 Overview:
10837 """""""""
10838
10839 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10840 conversion from half precision floating point format to single precision
10841 floating point format.
10842
10843 Arguments:
10844 """"""""""
10845
10846 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10847 converted.
10848
10849 Semantics:
10850 """"""""""
10851
10852 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10853 conversion from half single precision floating point format to single
10854 precision floating point format. The input half-float value is
10855 represented by an ``i16`` value.
10856
10857 Examples:
10858 """""""""
10859
10860 .. code-block:: llvm
10861
10862       %a = load i16, i16* @x, align 2
10863       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10864
10865 .. _dbg_intrinsics:
10866
10867 Debugger Intrinsics
10868 -------------------
10869
10870 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10871 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10872 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10873 document.
10874
10875 Exception Handling Intrinsics
10876 -----------------------------
10877
10878 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10879 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10880 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10881
10882 .. _int_trampoline:
10883
10884 Trampoline Intrinsics
10885 ---------------------
10886
10887 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10888 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10889 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10890 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10891 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10892 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10893 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10894 extension.
10895
10896 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10897 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10898 It can be created as follows:
10899
10900 .. code-block:: llvm
10901
10902       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10903       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10904       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10905       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10906       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10907
10908 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10909 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10910
10911 .. _int_it:
10912
10913 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10915
10916 Syntax:
10917 """""""
10918
10919 ::
10920
10921       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10922
10923 Overview:
10924 """""""""
10925
10926 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10927 turning it into a trampoline.
10928
10929 Arguments:
10930 """"""""""
10931
10932 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10933 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10934 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10935 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10936 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10937 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10938 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10939 bitcast to an ``i8*``.
10940
10941 Semantics:
10942 """"""""""
10943
10944 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10945 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10946 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10947 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10948 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10949 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10950 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10951 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10952 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10953 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10954 modified, then the effect of any later call to the returned function
10955 pointer is undefined.
10956
10957 .. _int_at:
10958
10959 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10961
10962 Syntax:
10963 """""""
10964
10965 ::
10966
10967       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10968
10969 Overview:
10970 """""""""
10971
10972 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10973 a trampoline (passed as ``tramp``).
10974
10975 Arguments:
10976 """"""""""
10977
10978 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10979 code filled in by a previous call to
10980 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10981
10982 Semantics:
10983 """"""""""
10984
10985 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10986 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10987 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10988 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10989 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10990
10991 .. _int_mload_mstore:
10992
10993 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10994 ---------------------------------------
10995
10996 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.
10997
10998 .. _int_mload:
10999
11000 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11002
11003 Syntax:
11004 """""""
11005 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11006
11007 ::
11008
11009       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11010       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11011
11012 Overview:
11013 """""""""
11014
11015 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.
11016
11017
11018 Arguments:
11019 """"""""""
11020
11021 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.
11022
11023
11024 Semantics:
11025 """"""""""
11026
11027 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.
11028 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.
11029
11030
11031 ::
11032
11033        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11034
11035        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11036        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11037        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11038
11039 .. _int_mstore:
11040
11041 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11043
11044 Syntax:
11045 """""""
11046 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11047
11048 ::
11049
11050        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11051        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11052
11053 Overview:
11054 """""""""
11055
11056 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.
11057
11058 Arguments:
11059 """"""""""
11060
11061 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.
11062
11063
11064 Semantics:
11065 """"""""""
11066
11067 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.
11068 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.
11069
11070 ::
11071
11072        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11073
11074        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11075        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11076        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11077        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11078
11079
11080 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11081 -------------------------------------------
11082
11083 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.
11084
11085 .. _int_mgather:
11086
11087 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11089
11090 Syntax:
11091 """""""
11092 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.
11093
11094 ::
11095
11096       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11097       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11098
11099 Overview:
11100 """""""""
11101
11102 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.
11103
11104
11105 Arguments:
11106 """"""""""
11107
11108 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.
11109
11110
11111 Semantics:
11112 """"""""""
11113
11114 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.
11115 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.
11116
11117
11118 ::
11119
11120        %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>)
11121
11122        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11123        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11124        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11125        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11126        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11127
11128        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11129        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11130        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11131        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11132
11133        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11134        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11135        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11136        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11137
11138 .. _int_mscatter:
11139
11140 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11142
11143 Syntax:
11144 """""""
11145 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.
11146
11147 ::
11148
11149        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11150        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11151
11152 Overview:
11153 """""""""
11154
11155 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.
11156
11157 Arguments:
11158 """"""""""
11159
11160 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.
11161
11162
11163 Semantics:
11164 """"""""""
11165
11166 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11167
11168 ::
11169
11170        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11171        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11172
11173        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11174        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11175        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11176        ..
11177        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11178        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11179        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11180        ..
11181        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11182        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11183        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11184        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11185        ..
11186        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11187
11188
11189 Memory Use Markers
11190 ------------------
11191
11192 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11193 memory objects and ranges where variables are immutable.
11194
11195 .. _int_lifestart:
11196
11197 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11199
11200 Syntax:
11201 """""""
11202
11203 ::
11204
11205       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11206
11207 Overview:
11208 """""""""
11209
11210 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11211 object's lifetime.
11212
11213 Arguments:
11214 """"""""""
11215
11216 The first argument is a constant integer representing the size of the
11217 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11218 to the object.
11219
11220 Semantics:
11221 """"""""""
11222
11223 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11224 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11225 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11226 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11227
11228 .. _int_lifeend:
11229
11230 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11232
11233 Syntax:
11234 """""""
11235
11236 ::
11237
11238       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11239
11240 Overview:
11241 """""""""
11242
11243 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11244 object's lifetime.
11245
11246 Arguments:
11247 """"""""""
11248
11249 The first argument is a constant integer representing the size of the
11250 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11251 to the object.
11252
11253 Semantics:
11254 """"""""""
11255
11256 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11257 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11258 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11259 object following this intrinsic may be removed as dead.
11260
11261 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11263
11264 Syntax:
11265 """""""
11266
11267 ::
11268
11269       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11270
11271 Overview:
11272 """""""""
11273
11274 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11275 a memory object will not change.
11276
11277 Arguments:
11278 """"""""""
11279
11280 The first argument is a constant integer representing the size of the
11281 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11282 to the object.
11283
11284 Semantics:
11285 """"""""""
11286
11287 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11288 the return value, the referenced memory location is constant and
11289 unchanging.
11290
11291 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11293
11294 Syntax:
11295 """""""
11296
11297 ::
11298
11299       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11300
11301 Overview:
11302 """""""""
11303
11304 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11305 memory object are mutable.
11306
11307 Arguments:
11308 """"""""""
11309
11310 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11311 The second argument is a constant integer representing the size of the
11312 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11313 pointer to the object.
11314
11315 Semantics:
11316 """"""""""
11317
11318 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11319
11320 General Intrinsics
11321 ------------------
11322
11323 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11324 purpose.
11325
11326 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11328
11329 Syntax:
11330 """""""
11331
11332 ::
11333
11334       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11335
11336 Overview:
11337 """""""""
11338
11339 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11340
11341 Arguments:
11342 """"""""""
11343
11344 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11345 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11346 source file name, and the last argument is the line number.
11347
11348 Semantics:
11349 """"""""""
11350
11351 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11352 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11353 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11354 ignored by code generation and optimization.
11355
11356 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11358
11359 Syntax:
11360 """""""
11361
11362 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11363 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11364 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11365 '``0``'.
11366
11367 ::
11368
11369       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11370       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11371       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11372       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11373       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11374
11375 Overview:
11376 """""""""
11377
11378 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11379
11380 Arguments:
11381 """"""""""
11382
11383 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11384 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11385 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11386 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11387
11388 Semantics:
11389 """"""""""
11390
11391 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11392 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11393 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11394 generation and optimization.
11395
11396 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11398
11399 Syntax:
11400 """""""
11401
11402 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11403 any integer bit width.
11404
11405 ::
11406
11407       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11408       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11409       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11410       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11411       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11412
11413 Overview:
11414 """""""""
11415
11416 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11417
11418 Arguments:
11419 """"""""""
11420
11421 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11422 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11423 global string which is the source file name, and the last argument is
11424 the line number. It returns the value of the first argument.
11425
11426 Semantics:
11427 """"""""""
11428
11429 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11430 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11431 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11432 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11433
11434 '``llvm.trap``' Intrinsic
11435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11436
11437 Syntax:
11438 """""""
11439
11440 ::
11441
11442       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11443
11444 Overview:
11445 """""""""
11446
11447 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11448
11449 Arguments:
11450 """"""""""
11451
11452 None.
11453
11454 Semantics:
11455 """"""""""
11456
11457 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11458 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11459 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11460
11461 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11462 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11463
11464 Syntax:
11465 """""""
11466
11467 ::
11468
11469       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11470
11471 Overview:
11472 """""""""
11473
11474 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11475
11476 Arguments:
11477 """"""""""
11478
11479 None.
11480
11481 Semantics:
11482 """"""""""
11483
11484 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11485 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11486 debugger.
11487
11488 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11490
11491 Syntax:
11492 """""""
11493
11494 ::
11495
11496       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11497
11498 Overview:
11499 """""""""
11500
11501 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11502 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11503 is placed on the stack before local variables.
11504
11505 Arguments:
11506 """"""""""
11507
11508 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11509 The first argument is the value loaded from the stack guard
11510 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11511 enough space to hold the value of the guard.
11512
11513 Semantics:
11514 """"""""""
11515
11516 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11517 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11518 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11519 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11520 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11521 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11522 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11523
11524 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11525 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11526
11527 Syntax:
11528 """""""
11529
11530 ::
11531
11532       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11533
11534 Overview:
11535 """""""""
11536
11537 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11538 created stack protector and if they are not equal calls the
11539 ``__stack_chk_fail()`` function.
11540
11541 Arguments:
11542 """"""""""
11543
11544 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11545 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11546
11547 Semantics:
11548 """"""""""
11549
11550 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11551 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11552 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11553
11554 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11555 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11556 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11557 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11558 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11559 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11560 codegen after the tail call decision has occurred.
11561
11562 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11564
11565 Syntax:
11566 """""""
11567
11568 ::
11569
11570       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11571       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11572
11573 Overview:
11574 """""""""
11575
11576 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11577 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11578 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11579 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11580 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11581 other object.
11582
11583 Arguments:
11584 """"""""""
11585
11586 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11587 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11588 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11589 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11590 only accepts constants.
11591
11592 Semantics:
11593 """"""""""
11594
11595 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11596 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11597 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11598 on the ``min`` argument).
11599
11600 '``llvm.expect``' Intrinsic
11601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11602
11603 Syntax:
11604 """""""
11605
11606 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11607 integer bit width.
11608
11609 ::
11610
11611       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11612       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11613       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11614
11615 Overview:
11616 """""""""
11617
11618 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11619 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11620
11621 Arguments:
11622 """"""""""
11623
11624 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11625 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11626 constant value, variables are not allowed.
11627
11628 Semantics:
11629 """"""""""
11630
11631 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11632
11633 .. _int_assume:
11634
11635 '``llvm.assume``' Intrinsic
11636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11637
11638 Syntax:
11639 """""""
11640
11641 ::
11642
11643       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11644
11645 Overview:
11646 """""""""
11647
11648 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11649 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11650 of the code.
11651
11652 Arguments:
11653 """"""""""
11654
11655 The condition which the optimizer may assume is always true.
11656
11657 Semantics:
11658 """"""""""
11659
11660 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11661 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11662 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11663 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11664 violated during execution, the behavior is undefined.
11665
11666 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11667 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11668 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11669 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11670 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11671 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11672 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11673 optimizer.
11674
11675 .. _bitset.test:
11676
11677 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11679
11680 Syntax:
11681 """""""
11682
11683 ::
11684
11685       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11686
11687
11688 Arguments:
11689 """"""""""
11690
11691 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11692 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11693
11694 Overview:
11695 """""""""
11696
11697 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11698 member of the given bitset.
11699
11700 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11702
11703 Syntax:
11704 """""""
11705
11706 ::
11707
11708       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11709
11710 Overview:
11711 """""""""
11712
11713 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11714 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11715 with an invoke instruction.
11716
11717 Arguments:
11718 """"""""""
11719
11720 None.
11721
11722 Semantics:
11723 """"""""""
11724
11725 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11726 by codegen.
11727
11728 Stack Map Intrinsics
11729 --------------------
11730
11731 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11732 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11733 are described in :doc:`StackMaps`.