[IR] Give catchret an optional 'return value' operand
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form:
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time. All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1223     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1224     original position in the program, where control equivalence is defined as
1225     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1226 ``inlinehint``
1227     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1228     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1229     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1230     inliner.
1231 ``jumptable``
1232     This attribute indicates that the function should be added to a
1233     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1234     references to this function should be replaced with a reference to the
1235     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1236     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1237     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1238     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1239 ``minsize``
1240     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1241     passes make choices that keep the code size of this function as small
1242     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1243     performance in order to minimize the size of the generated code.
1244 ``naked``
1245     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1246     function. This can have very system-specific consequences.
1247 ``nobuiltin``
1248     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1249     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1250     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1251     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1252     and on function declarations and definitions.
1253 ``noduplicate``
1254     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1255     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1256     within its parent function, but may not be duplicated within
1257     its parent function.
1258
1259     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1260     be an inlining candidate, provided that the call is not
1261     duplicated by inlining. That implies that the function has
1262     internal linkage and only has one call site, so the original
1263     call is dead after inlining.
1264 ``noimplicitfloat``
1265     This attributes disables implicit floating point instructions.
1266 ``noinline``
1267     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1268     function in any situation. This attribute may not be used together
1269     with the ``alwaysinline`` attribute.
1270 ``nonlazybind``
1271     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1272     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1273     startup time if the function is not called during program startup.
1274 ``noredzone``
1275     This attribute indicates that the code generator should not use a
1276     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1277 ``noreturn``
1278     This function attribute indicates that the function never returns
1279     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1280     function ever does dynamically return.
1281 ``nounwind``
1282     This function attribute indicates that the function never raises an
1283     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1284     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1285     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1286     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1287     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1288 ``optnone``
1289     This function attribute indicates that the function is not optimized
1290     by any optimization or code generator passes with the
1291     exception of interprocedural optimization passes.
1292     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1293     attribute; this attribute is also incompatible
1294     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1295
1296     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1297     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1298     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1299     candidates for inlining into the body of this function.
1300 ``optsize``
1301     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1302     passes make choices that keep the code size of this function low,
1303     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1304     long as they do not significantly impact runtime performance.
1305 ``readnone``
1306     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1307     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1308     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1309     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1310     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1311     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1312     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1313     the ``C++`` exception throwing methods.
1314
1315     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1316     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1317     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1318 ``readonly``
1319     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1320     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1321     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1322     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1323     state that may be set in the caller. A readonly function always
1324     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1325     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1326     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1327     methods.
1328
1329     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1330     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1331     the pointer points to.
1332 ``argmemonly``
1333     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1334     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1335     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1336     function can refer to memory only using pointers based on its function
1337     arguments.
1338     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1339     in order to specify that function reads only from its arguments.
1340 ``returns_twice``
1341     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1342     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1343     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1344     functions.
1345 ``safestack``
1346     This attribute indicates that
1347     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1348     protection is enabled for this function.
1349
1350     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1351     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1352     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1353     function will have a ``safestack`` attribute.
1354 ``sanitize_address``
1355     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1356     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_memory``
1358     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1359     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_thread``
1361     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1362     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1363 ``ssp``
1364     This attribute indicates that the function should emit a stack
1365     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1366     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1367     return from the function to see if it has been overwritten. A
1368     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1369     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1372     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1373     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1374       ``ssp-buffer-size``.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378
1379     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1380     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1381     function will have an ``ssp`` attribute.
1382 ``sspreq``
1383     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1384     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1385     attribute.
1386
1387     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1388     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1389     The specific layout rules are:
1390
1391     #. Large arrays and structures containing large arrays
1392        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1393     #. Small arrays and structures containing small arrays
1394        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1395     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1396        protector.
1397
1398     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1399     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1400     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1401     an ``sspreq`` attribute.
1402 ``sspstrong``
1403     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1404     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1405     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1406     will enable protectors for functions with:
1407
1408     - Arrays of any size and type
1409     - Aggregates containing an array of any size and type.
1410     - Calls to alloca().
1411     - Local variables that have had their address taken.
1412
1413     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1414     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1415     The specific layout rules are:
1416
1417     #. Large arrays and structures containing large arrays
1418        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1419     #. Small arrays and structures containing small arrays
1420        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1421     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1422        protector.
1423
1424     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1425
1426     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1428     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1429 ``"thunk"``
1430     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1431     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1432     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1433     match the thunk target prototype.
1434 ``uwtable``
1435     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1436     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1437     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1438     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1439     units.
1440
1441 .. _moduleasm:
1442
1443 Module-Level Inline Assembly
1444 ----------------------------
1445
1446 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1447 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1448 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1449 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1450
1451 .. code-block:: llvm
1452
1453     module asm "inline asm code goes here"
1454     module asm "more can go here"
1455
1456 The strings can contain any character by escaping non-printable
1457 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1458 two digit hex code for the number.
1459
1460 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1461 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1462
1463 .. _langref_datalayout:
1464
1465 Data Layout
1466 -----------
1467
1468 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1469 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1470 simply:
1471
1472 .. code-block:: llvm
1473
1474     target datalayout = "layout specification"
1475
1476 The *layout specification* consists of a list of specifications
1477 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1478 with a letter and may include other information after the letter to
1479 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1480 as follows:
1481
1482 ``E``
1483     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1484     the bits with the most significance have the lowest address
1485     location.
1486 ``e``
1487     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1488     is, the bits with the least significance have the lowest address
1489     location.
1490 ``S<size>``
1491     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1492     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1493     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1494     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1495     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1496     alignment promotions.
1497 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1498     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1499     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1500     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1501     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1502     in the range [1,2^23).
1503 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1505     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1506 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1508     ``<size>``.
1509 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1510     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1511     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1512     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1513     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1514     targets.
1515 ``a:<abi>:<pref>``
1516     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1517 ``m:<mangling>``
1518     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1519     options are
1520
1521     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1522     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1523     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1524       symbols get a ``_`` prefix.
1525     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1526       functions also get a suffix based on the frame size.
1527 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1528     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1529     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1530     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1531     this set are considered to support most general arithmetic operations
1532     efficiently.
1533
1534 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1535 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1536 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1537
1538 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1539 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1540 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1541 specifications are given in this list:
1542
1543 -  ``E`` - big endian
1544 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1545 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1546    same as the default address space.
1547 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1548 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1549 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1550 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1551 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1552 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1553    alignment of 64-bits
1554 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1555 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1556 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1557 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1558 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1559 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1560 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1561
1562 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1563 following rules:
1564
1565 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1566    that specification is used.
1567 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1568    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1569    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1570    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1571    given the default specifications above, the i7 type will use the
1572    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1573    alignment of i64 (largest specified).
1574 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1575    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1576    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1577    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1578
1579 The function of the data layout string may not be what you expect.
1580 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1581 the code generator should use.
1582
1583 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1584 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1585 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1586 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1587 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1588 don't specify the string, the default specifications will be used to
1589 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1590 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1591 these default specifications.
1592
1593 .. _langref_triple:
1594
1595 Target Triple
1596 -------------
1597
1598 A module may specify a target triple string that describes the target
1599 host. The syntax for the target triple is simply:
1600
1601 .. code-block:: llvm
1602
1603     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1604
1605 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1606 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1607
1608 ::
1609
1610     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1611     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1612
1613 This information is passed along to the backend so that it generates
1614 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1615 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1616
1617 .. _pointeraliasing:
1618
1619 Pointer Aliasing Rules
1620 ----------------------
1621
1622 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1623 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1624 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1625 to the following rules:
1626
1627 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1628    value it is *based* on.
1629 -  An address of a global variable is associated with the address range
1630    of the variable's storage.
1631 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1632    address range of the allocated storage.
1633 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1634    address.
1635 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1636    a function not defined within LLVM may be associated with address
1637    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1638    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1639    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1640
1641 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1642 following rules:
1643
1644 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1645    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1646 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1647    ``bitcast``.
1648 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1649    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1650    the pointer's value.
1651 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1652
1653 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1654 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1655
1656 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1657 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1658 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1659 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1660 alignment of the store.
1661
1662 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1663 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1664 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1665 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1666 alias analysis.
1667
1668 .. _volatile:
1669
1670 Volatile Memory Accesses
1671 ------------------------
1672
1673 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1674 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1675 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1676 volatile operations or change their order of execution relative to other
1677 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1678 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1679 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1680
1681 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1682 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1683 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1684 target-legal volatile load/store instructions.
1685
1686 .. admonition:: Rationale
1687
1688  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1689  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1690  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1691  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1692  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1693  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1694  do not violate the frontend's contract with the language.
1695
1696 .. _memmodel:
1697
1698 Memory Model for Concurrent Operations
1699 --------------------------------------
1700
1701 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1702 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1703 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1704 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1705
1706 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1707
1708 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1709 that
1710
1711 -  Is a superset of single-thread program order, and
1712 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1713    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1714    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1715    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1716    Constraints <ordering>`).
1717
1718 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1719 between a thread and signals executing inside that thread.
1720
1721 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1722 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1723 (defined) write operations (store instructions, atomic
1724 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1725 section, initialized globals are considered to have a write of the
1726 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1727 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1728 may see any write to the same byte, except:
1729
1730 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1731    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1732    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1733 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1734    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1735
1736 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1737
1738 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1739    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1740    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1741    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1742    synchronization.)
1743 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1744    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1745 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1746    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1747 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1748    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1749    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1750    constraints on how the choice is made.
1751 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1752
1753 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1754 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1755 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1756 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1757 than one instruction to read the series of bytes.
1758
1759 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1760 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1761 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1762 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1763 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1764 from an address, introducing a store can change a load that may see
1765 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1766
1767 .. _ordering:
1768
1769 Atomic Memory Ordering Constraints
1770 ----------------------------------
1771
1772 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1773 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1774 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1775 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1776 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1777 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1778 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1779 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1780 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1781 differently since they don't take an address. See that instruction's
1782 documentation for details.
1783
1784 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1785 :doc:`Atomics`.
1786
1787 ``unordered``
1788     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1789     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1790     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1791     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1792     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1793     to make them atomic in any interesting way.
1794 ``monotonic``
1795     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1796     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1797     address. All modification orders must be compatible with the
1798     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1799     orders can be combined to a global total order for the whole program
1800     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1801     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1802     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1803     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1804     happens before another atomic read of the same address, the later
1805     read must see the same value or a later value in the address's
1806     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1807     stronger) operations on the same address. If an address is written
1808     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1809     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1810     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_relaxed``.
1812 ``acquire``
1813     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1814     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1815     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1816 ``release``
1817     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1818     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1819     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1820     complete description; see the C++0x definition of a release
1821     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1822     ``memory_order_release``.
1823 ``acq_rel`` (acquire+release)
1824     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1825     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1826 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1827     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1828     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1829     writes), there is a global total order on all
1830     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1831     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1832     modification orders of all the affected addresses. Each
1833     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1834     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1835     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1836
1837 .. _singlethread:
1838
1839 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1840 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1841 other operations running in the same thread (for example, in signal
1842 handlers).
1843
1844 .. _fastmath:
1845
1846 Fast-Math Flags
1847 ---------------
1848
1849 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1850 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1851 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1852 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1853
1854 ``nnan``
1855    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1856    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1857    NaNs, but the value of the result is undefined.
1858
1859 ``ninf``
1860    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1861    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1862    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1863
1864 ``nsz``
1865    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1866    argument or result as insignificant.
1867
1868 ``arcp``
1869    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1870    argument rather than perform division.
1871
1872 ``fast``
1873    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1874    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1875    flag implies all the others.
1876
1877 .. _uselistorder:
1878
1879 Use-list Order Directives
1880 -------------------------
1881
1882 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1883 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1884 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1885 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1886
1887 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1888 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1889 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1890
1891 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1892 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1893 function's scope.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1900     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1901
1902 :Examples:
1903
1904 ::
1905
1906     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1907     entry:
1908       ; ... instructions ...
1909     bb:
1910       ; ... instructions ...
1911
1912       ; At function scope.
1913       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1914       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1915     }
1916
1917     ; At global scope.
1918     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1919     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1920     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1921     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1922
1923 .. _typesystem:
1924
1925 Type System
1926 ===========
1927
1928 The LLVM type system is one of the most important features of the
1929 intermediate representation. Being typed enables a number of
1930 optimizations to be performed on the intermediate representation
1931 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1932 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1933 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1934 not feasible to perform on normal three address code representations.
1935
1936 .. _t_void:
1937
1938 Void Type
1939 ---------
1940
1941 :Overview:
1942
1943
1944 The void type does not represent any value and has no size.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948
1949 ::
1950
1951       void
1952
1953
1954 .. _t_function:
1955
1956 Function Type
1957 -------------
1958
1959 :Overview:
1960
1961
1962 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1963 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1964 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1965 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1966
1967 :Syntax:
1968
1969 ::
1970
1971       <returntype> (<parameter list>)
1972
1973 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1974 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1975 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
1976 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1977 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
1978 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1979
1980 :Examples:
1981
1982 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1983 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1984 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1985 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1986 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1987 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1988 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1990 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991
1992 .. _t_firstclass:
1993
1994 First Class Types
1995 -----------------
1996
1997 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1998 Values of these types are the only ones which can be produced by
1999 instructions.
2000
2001 .. _t_single_value:
2002
2003 Single Value Types
2004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2005
2006 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2007
2008 .. _t_integer:
2009
2010 Integer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2016 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2017 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023       iN
2024
2025 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2026 value.
2027
2028 Examples:
2029 *********
2030
2031 +----------------+------------------------------------------------+
2032 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2033 +----------------+------------------------------------------------+
2034 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2035 +----------------+------------------------------------------------+
2036 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2037 +----------------+------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_floating:
2040
2041 Floating Point Types
2042 """"""""""""""""""""
2043
2044 .. list-table::
2045    :header-rows: 1
2046
2047    * - Type
2048      - Description
2049
2050    * - ``half``
2051      - 16-bit floating point value
2052
2053    * - ``float``
2054      - 32-bit floating point value
2055
2056    * - ``double``
2057      - 64-bit floating point value
2058
2059    * - ``fp128``
2060      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2061
2062    * - ``x86_fp80``
2063      -  80-bit floating point value (X87)
2064
2065    * - ``ppc_fp128``
2066      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2067
2068 X86_mmx Type
2069 """"""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2074 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2075 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2076 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2077 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2078 of this type.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082 ::
2083
2084       x86_mmx
2085
2086
2087 .. _t_pointer:
2088
2089 Pointer Type
2090 """"""""""""
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2095 commonly used to reference objects in memory.
2096
2097 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2098 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2099 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2100 are target-specific.
2101
2102 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2103 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2104
2105 :Syntax:
2106
2107 ::
2108
2109       <type> *
2110
2111 :Examples:
2112
2113 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2115 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2117 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2119 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120
2121 .. _t_vector:
2122
2123 Vector Type
2124 """""""""""
2125
2126 :Overview:
2127
2128 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2129 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2130 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2131 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2132 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2133
2134 :Syntax:
2135
2136 ::
2137
2138       < <# elements> x <elementtype> >
2139
2140 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2141 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2142 of size zero are not allowed.
2143
2144 :Examples:
2145
2146 +-------------------+--------------------------------------------------+
2147 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2148 +-------------------+--------------------------------------------------+
2149 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2150 +-------------------+--------------------------------------------------+
2151 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2152 +-------------------+--------------------------------------------------+
2153 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2154 +-------------------+--------------------------------------------------+
2155
2156 .. _t_label:
2157
2158 Label Type
2159 ^^^^^^^^^^
2160
2161 :Overview:
2162
2163 The label type represents code labels.
2164
2165 :Syntax:
2166
2167 ::
2168
2169       label
2170
2171 .. _t_token:
2172
2173 Token Type
2174 ^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The token type is used when a value is associated with an instruction
2179 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2180 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2181 :ref:`select <i_select>` of type token.
2182
2183 :Syntax:
2184
2185 ::
2186
2187       token
2188
2189
2190
2191 .. _t_metadata:
2192
2193 Metadata Type
2194 ^^^^^^^^^^^^^
2195
2196 :Overview:
2197
2198 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2199 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2200
2201 :Syntax:
2202
2203 ::
2204
2205       metadata
2206
2207 .. _t_aggregate:
2208
2209 Aggregate Types
2210 ^^^^^^^^^^^^^^^
2211
2212 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2213 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2214 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2215 aggregate types.
2216
2217 .. _t_array:
2218
2219 Array Type
2220 """"""""""
2221
2222 :Overview:
2223
2224 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2225 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2226 elements) and an underlying data type.
2227
2228 :Syntax:
2229
2230 ::
2231
2232       [<# elements> x <elementtype>]
2233
2234 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2235 be any type with a size.
2236
2237 :Examples:
2238
2239 +------------------+--------------------------------------+
2240 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2241 +------------------+--------------------------------------+
2242 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2243 +------------------+--------------------------------------+
2244 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2245 +------------------+--------------------------------------+
2246
2247 Here are some examples of multidimensional arrays:
2248
2249 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2250 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2251 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2252 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2253 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2254 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2255 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2256
2257 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2258 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2259 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2260 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2261 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2262 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2263 example.
2264
2265 .. _t_struct:
2266
2267 Structure Type
2268 """"""""""""""
2269
2270 :Overview:
2271
2272 The structure type is used to represent a collection of data members
2273 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2274 a size.
2275
2276 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2277 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2278 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2279 '``insertvalue``' instructions.
2280
2281 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2282 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2283 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2284 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2285 required to match what the underlying code generator expects.
2286
2287 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2288 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2289 identified types are always defined at the top level with a name.
2290 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2291 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2292 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2293
2294 :Syntax:
2295
2296 ::
2297
2298       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2299       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2300
2301 :Examples:
2302
2303 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2304 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2305 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2306 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2307 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2308 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2309 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2310
2311 .. _t_opaque:
2312
2313 Opaque Structure Types
2314 """"""""""""""""""""""
2315
2316 :Overview:
2317
2318 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2319 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2320 notion of a forward declared structure.
2321
2322 :Syntax:
2323
2324 ::
2325
2326       %X = type opaque
2327       %52 = type opaque
2328
2329 :Examples:
2330
2331 +--------------+-------------------+
2332 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2333 +--------------+-------------------+
2334
2335 .. _constants:
2336
2337 Constants
2338 =========
2339
2340 LLVM has several different basic types of constants. This section
2341 describes them all and their syntax.
2342
2343 Simple Constants
2344 ----------------
2345
2346 **Boolean constants**
2347     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2348     of the ``i1`` type.
2349 **Integer constants**
2350     Standard integers (such as '4') are constants of the
2351     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2352     integer types.
2353 **Floating point constants**
2354     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2355     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2356     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2357     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2358     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2359     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2360     point <t_floating>` type.
2361 **Null pointer constants**
2362     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2363     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2364
2365 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2366 floating point constants. For example, the form
2367 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2368 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2369 constants are required (and the only time that they are generated by the
2370 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2371 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2372 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2373 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2374 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2375
2376 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2377 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2378 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2379 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2380 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2381 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2382 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2383 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2384 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2385 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2386 will only work if they match the long double format on your target.
2387 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2388 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2389 (sign bit at the left).
2390
2391 There are no constants of type x86_mmx.
2392
2393 .. _complexconstants:
2394
2395 Complex Constants
2396 -----------------
2397
2398 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2399 constants and smaller complex constants.
2400
2401 **Structure constants**
2402     Structure constants are represented with notation similar to
2403     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2404     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2405     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2406     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2407     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2408     must match those specified by the type.
2409 **Array constants**
2410     Array constants are represented with notation similar to array type
2411     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2412     square brackets (``[]``)). For example:
2413     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2414     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2415     match those specified by the type. As a special case, character array
2416     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2417     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2418 **Vector constants**
2419     Vector constants are represented with notation similar to vector
2420     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2421     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2422     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2423     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2424     elements must match those specified by the type.
2425 **Zero initialization**
2426     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2427     value to zero of *any* type, including scalar and
2428     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2429     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2430     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2431 **Metadata node**
2432     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2433     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2434     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2435     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2436     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2437     information such as debug info.
2438
2439 Global Variable and Function Addresses
2440 --------------------------------------
2441
2442 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2443 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2444 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2445 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2446 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2447 file:
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451     @X = global i32 17
2452     @Y = global i32 42
2453     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2454
2455 .. _undefvalues:
2456
2457 Undefined Values
2458 ----------------
2459
2460 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2461 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2462 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2463 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2464
2465 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2466 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2467 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2468 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472       %A = add %X, undef
2473       %B = sub %X, undef
2474       %C = xor %X, undef
2475     Safe:
2476       %A = undef
2477       %B = undef
2478       %C = undef
2479
2480 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2481 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2482
2483 .. code-block:: llvm
2484
2485       %A = or %X, undef
2486       %B = and %X, undef
2487     Safe:
2488       %A = -1
2489       %B = 0
2490     Unsafe:
2491       %A = undef
2492       %B = undef
2493
2494 These logical operations have bits that are not always affected by the
2495 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2496 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2497 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2498 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2499 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2500 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2501 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2502 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506       %A = select undef, %X, %Y
2507       %B = select undef, 42, %Y
2508       %C = select %X, %Y, undef
2509     Safe:
2510       %A = %X     (or %Y)
2511       %B = 42     (or %Y)
2512       %C = %Y
2513     Unsafe:
2514       %A = undef
2515       %B = undef
2516       %C = undef
2517
2518 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2519 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2520 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2521 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2522 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2523 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2524 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528       %A = xor undef, undef
2529
2530       %B = undef
2531       %C = xor %B, %B
2532
2533       %D = undef
2534       %E = icmp slt %D, 4
2535       %F = icmp gte %D, 4
2536
2537     Safe:
2538       %A = undef
2539       %B = undef
2540       %C = undef
2541       %D = undef
2542       %E = undef
2543       %F = undef
2544
2545 This example points out that two '``undef``' operands are not
2546 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2547 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2548 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2549 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2550 its value over its "live range". This is true because the variable
2551 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2552 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2553 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2554 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2555 uses with" concept would not hold.
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559       %A = fdiv undef, %X
2560       %B = fdiv %X, undef
2561     Safe:
2562       %A = undef
2563     b: unreachable
2564
2565 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2566 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2567 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2568 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2569 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2570 However, in the second example, we can make a more aggressive
2571 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2572 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2573 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2574 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2575 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2576 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2577
2578 .. code-block:: llvm
2579
2580     a:  store undef -> %X
2581     b:  store %X -> undef
2582     Safe:
2583     a: <deleted>
2584     b: unreachable
2585
2586 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2587 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2588 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2589 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2590 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2591
2592 .. _poisonvalues:
2593
2594 Poison Values
2595 -------------
2596
2597 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2598 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2599 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2600 that results in undefined behavior.
2601
2602 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2603 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2604 the ``nsw`` flag.
2605
2606 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2607
2608 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2609 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2610    their dynamic predecessor basic block.
2611 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2612    in the dynamic callers of their functions.
2613 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2614    instructions that dynamically transfer control back to them.
2615 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2616    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2617    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2618 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2619    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2620    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2621    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2622 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2623    most recent preceding instruction with externally visible side
2624    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2625    operations <volatile>`.)
2626 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2627    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2628    multiple successors and the instruction is always executed when
2629    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2630    when control is transferred to another.
2631 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2632    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2633    be different if the terminator had transferred control to a different
2634    successor.
2635 -  Dependence is transitive.
2636
2637 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2638 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2639 on a poison value has undefined behavior.
2640
2641 Here are some examples:
2642
2643 .. code-block:: llvm
2644
2645     entry:
2646       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2647       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2648       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2649       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2650
2651       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2652       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2653
2654       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2655
2656       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2657       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2658       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2659       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2660
2661       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2662       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2663
2664     true:
2665       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2666                                            ; it has undefined behavior.
2667       br label %end
2668
2669     end:
2670       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2671                                            ; Both edges into this PHI are
2672                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2673                                            ; always results in a poison value.
2674
2675       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2676                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2677                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2678
2679       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2680                                            ; The same branch again, but this time the
2681                                            ; true block doesn't have side effects.
2682
2683     second_true:
2684       ; No side effects!
2685       ret void
2686
2687     second_end:
2688       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2689                                            ; on the store in %end. Also, it is
2690                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2691                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2692                                            ; behavior in this example).
2693
2694 .. _blockaddress:
2695
2696 Addresses of Basic Blocks
2697 -------------------------
2698
2699 ``blockaddress(@function, %block)``
2700
2701 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2702 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2703 Taking the address of the entry block is illegal.
2704
2705 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2706 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2707 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2708 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2709 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2710 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2711 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2712 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2713 instruction.
2714
2715 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2716 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2717
2718 .. _constantexprs:
2719
2720 Constant Expressions
2721 --------------------
2722
2723 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2724 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2725 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2726 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2727 The following is the syntax for constant expressions:
2728
2729 ``trunc (CST to TYPE)``
2730     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2731     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2732 ``zext (CST to TYPE)``
2733     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2734     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2735 ``sext (CST to TYPE)``
2736     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2737     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2738 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2739     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2740     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2741     must be floating point.
2742 ``fpext (CST to TYPE)``
2743     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2744     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2745     floating point.
2746 ``fptoui (CST to TYPE)``
2747     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2748     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2749     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2750     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2751     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2752 ``fptosi (CST to TYPE)``
2753     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2754     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2755     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2756     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2757     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2758 ``uitofp (CST to TYPE)``
2759     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2760     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2761     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2762     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2763     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2764 ``sitofp (CST to TYPE)``
2765     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2766     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2767     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2768     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2769     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2770 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2771     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2772     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2773     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2774     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2775 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2776     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2777     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2778     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2779     This one is *really* dangerous!
2780 ``bitcast (CST to TYPE)``
2781     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2782     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2783     instruction <i_bitcast>`.
2784 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2785     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2786     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2787     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2788 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2790     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2791     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2792     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2793 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2794     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2795 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2796     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2797 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2798     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2799 ``extractelement (VAL, IDX)``
2800     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2801     constants.
2802 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2803     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2804     constants.
2805 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2806     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2807     constants.
2808 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2809     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2810     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2811     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2812     least one index value must be specified.
2813 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2814     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2815     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2816     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2817     value must be specified.
2818 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2819     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2820     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2821     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2822     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2823     operations on floating point values are allowed).
2824
2825 Other Values
2826 ============
2827
2828 .. _inlineasmexprs:
2829
2830 Inline Assembler Expressions
2831 ----------------------------
2832
2833 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2834 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2835 represents the inline assembler as a template string (containing the
2836 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2837 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2838 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2839 stack conservatively.
2840
2841 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2842 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2843 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2844 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2845 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2846
2847 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2848 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2849 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2850 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2851 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2852 syntax known to LLVM.
2853
2854 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2855 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2856 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2857 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2858 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2859 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2860 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2861 assembly.
2862
2863 An example inline assembler expression is:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2868
2869 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2870 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2871 Thus, typically we have:
2872
2873 .. code-block:: llvm
2874
2875     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2876
2877 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2878 marked as having side effects. This is done through the use of the
2879 '``sideeffect``' keyword, like so:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2884
2885 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2886 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2887 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2888 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2889 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2890 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2891
2892 .. code-block:: llvm
2893
2894     call void asm alignstack "eieio", ""()
2895
2896 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2897 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2898 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2899 the only supported dialects. An example is:
2900
2901 .. code-block:: llvm
2902
2903     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2904
2905 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2906 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2907 keyword last.
2908
2909 Inline Asm Constraint String
2910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2911
2912 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2913 more constraint codes.
2914
2915 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2916 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2917 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2918 second, etc.
2919
2920 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2921 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2922 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2923 clobbers. They cannot be intermingled.
2924
2925 There are also three different categories of constraint codes:
2926
2927 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2928   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2929   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2930 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2931   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2932   modes used by the target.
2933 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2934   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2935   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2936   proper range for the instruction you wish to use it with.
2937
2938 Output constraints
2939 """"""""""""""""""
2940
2941 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2942 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2943 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2944 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2945 below about indirect outputs).
2946
2947 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2948 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2949 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2950 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2951 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2952 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2953 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2954 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2955 output).
2956
2957 Input constraints
2958 """""""""""""""""
2959
2960 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2961 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2962 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2963 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2964 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2965 contain the same value.
2966
2967 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2968 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2969 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2970 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2971 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2972 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2973 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2974 constraint).
2975
2976 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2977 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2978 (even when the other input has the same value).
2979
2980 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2981 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2982
2983 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2984 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2985 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2986 registers, and all of them passed to the inline asm.
2987
2988 However, this feature is often not as useful as you might think.
2989
2990 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2991 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2992 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2993 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2994 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2995 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2996
2997 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2998 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2999 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3000 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3001 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3002 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3003 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3004 use)
3005
3006 Indirect inputs and outputs
3007 """""""""""""""""""""""""""
3008
3009 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3010 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3011 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3012 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3013 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3014 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3015 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3016 memory location, instead of just read from it).
3017
3018 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3019 address of a variable as a value.
3020
3021 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3022 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3023 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3024 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3025 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3026 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3027 optimization passes. I would recommend not using it.)
3028
3029
3030 Clobber constraints
3031 """""""""""""""""""
3032
3033 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3034 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3035 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3036 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3037 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3038 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3039 output.
3040
3041
3042 Constraint Codes
3043 """"""""""""""""
3044 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3045
3046 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3047 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3048 (e.g. "``{eax}``").
3049
3050 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3051 GCC's constraint codes.
3052
3053 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3054 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3055 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3056
3057 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3058 inline asm constraint list:
3059
3060 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3061    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3062    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3063    constraint list.
3064
3065 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3066    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3067    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3068    constraint list will be chosen together.
3069
3070 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3071 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3072 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3073 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3074
3075 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3076 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3077 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3078 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3079 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3080 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3081 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3082 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3083 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3084 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3085 intended.)
3086
3087 Supported Constraint Code List
3088 """"""""""""""""""""""""""""""
3089
3090 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3091 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3092 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3093 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3094
3095 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3096
3097 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3098 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3099   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3100   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3101 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3102   immediate, or a relocatable value.
3103 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3104 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3105 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3106   useful to pass a label for an asm branch or call.
3107
3108   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3109      block without telling llvm about the control transfer???)
3110
3111 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3112
3113 Other constraints are target-specific:
3114
3115 AArch64:
3116
3117 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3118 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3119   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3120 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3121   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3122 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3123   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3124 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3125   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3126 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3127   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3128   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3129   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3130 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3131   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3132 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3133   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3134   well.)
3135 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3136 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3137 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3138
3139 AMDGPU:
3140
3141 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3142 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3143 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3144
3145
3146 All ARM modes:
3147
3148 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3149   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3150
3151 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3152
3153 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3154 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3155 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3156 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3157   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3158   print the inverted value).
3159 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3160   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3161   value).
3162 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3163 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3164 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3165 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3166 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3167   as ``r``.
3168 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3169   invalid.
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177 ARM's Thumb1 mode:
3178
3179 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3180 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3181 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3182   some amount.
3183 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3184 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3185 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3186 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3187 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3188 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3189 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3190 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3191   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3192 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3193   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3194 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3195   ``s0-s31``.
3196
3197
3198 Hexagon:
3199
3200 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3201   at the moment.
3202 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3203
3204 MSP430:
3205
3206 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3207
3208 MIPS:
3209
3210 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3211 - ``J``: An immediate integer zero.
3212 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3213 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3214 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3215 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3216 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3217 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3218   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3219 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3220   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3221   ``m``.
3222 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3223   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3224 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3225 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3226   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3227   argument modifier for compatibility with GCC.
3228 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3229   ``25``).
3230 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3231 - ``x``: Invalid.
3232
3233 NVPTX:
3234
3235 - ``b``: A 1-bit integer register.
3236 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3237 - ``r``: A 32-bit integer register.
3238 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3239 - ``f``: A 32-bit float register.
3240 - ``d``: A 64-bit float register.
3241
3242
3243 PowerPC:
3244
3245 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3246 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3247 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3248 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3249 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3250 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3251 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3252 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3253   constant.
3254 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3255   treated the same as ``m``.
3256 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3257 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3258   ``R1-R31``).
3259 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3260   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3261 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3262   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3263   altivec vector register (``V0-V31``).
3264
3265   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3266      is supposed to only use the altivec vector registers?
3267
3268 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3269 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3270 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3271   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3272 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3273   set.
3274
3275 Sparc:
3276
3277 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3278 - ``r``: A 32-bit integer register.
3279
3280 SystemZ:
3281
3282 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3283 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3284 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3285 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3286 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3287 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3288   ``m``, at the moment.
3289 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3290 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3291   address context evaluates as zero).
3292 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3293   (LLVM-specific)
3294 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3295
3296 X86:
3297
3298 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3299 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3300 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3301 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3302   0xffffffff.
3303 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3304 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3305 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3306 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3307 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3308 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3309 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3310   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3311   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3312 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3313   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3314 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3315 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3316   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3317 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3318 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3319 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3320   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3321   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3322   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3323 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3324 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3325   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3326   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3327   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3328   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3329   statement.
3330
3331 XCore:
3332
3333 - ``r``: A 32-bit integer register.
3334
3335
3336 .. _inline-asm-modifiers:
3337
3338 Asm template argument modifiers
3339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3340
3341 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3342 "``${0:n}``".
3343
3344 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3345 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3346 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3347 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3348
3349 Target-independent:
3350
3351 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3352   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3353 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3354   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3355 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3356   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3357
3358 AArch64:
3359
3360 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3361   instead of ``x30``, print ``w30``.
3362 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3363 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3364   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3365   ``v*``.
3366
3367 AMDGPU:
3368
3369 - ``r``: No effect.
3370
3371 ARM:
3372
3373 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3374   register).
3375 - ``P``: No effect.
3376 - ``q``: No effect.
3377 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3378   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3379 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3380   prefix.
3381 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3382 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3383   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3384 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3385   register of a two-register operand.
3386 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3387   register of a two-register operand.
3388 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3389   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3390   to ``R``.)
3391
3392   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3393      of a two-register operand.
3394
3395 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3396 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3397 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3398   adornment.
3399
3400 Hexagon:
3401
3402 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3403   has been allocated consecutively to the first.
3404
3405   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3406      nothing that ensures that happens, is there?
3407
3408 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3409   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3410
3411 MSP430:
3412
3413 No additional modifiers.
3414
3415 MIPS:
3416
3417 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3418 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3419 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3420 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3421 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3422 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3423   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3424
3425   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3426
3427 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3428   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3429
3430   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3431
3432 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3433   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3434   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3435   ``M``.)
3436 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3437   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3438   constraint.
3439
3440 NVPTX:
3441
3442 - ``r``: No effect.
3443
3444 PowerPC:
3445
3446 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3447   has been allocated consecutively to the first.
3448
3449   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3450      nothing that ensures that happens, is there?
3451
3452 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3453   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3454 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3455   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3456 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3457   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3458   always print nothing)
3459 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3460   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3461
3462 Sparc:
3463
3464 - ``r``: No effect.
3465
3466 SystemZ:
3467
3468 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3469 target-independent modifiers.
3470
3471 X86:
3472
3473 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3474   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3475 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3476 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3477   operand.
3478 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3479   memory operand.
3480 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3481   operand.
3482 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3483   operand.
3484 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3485   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3486 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3487   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3488   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3489   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3490 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3491 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3492   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3493
3494 XCore:
3495
3496 No additional modifiers.
3497
3498
3499 Inline Asm Metadata
3500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3501
3502 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3503 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3504 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3505 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3506 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3507 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3508 it. For example:
3509
3510 .. code-block:: llvm
3511
3512     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3513     ...
3514     !42 = !{ i32 1234567 }
3515
3516 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3517 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3518 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3519 occurs on.
3520
3521 .. _metadata:
3522
3523 Metadata
3524 ========
3525
3526 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3527 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3528 code generator. One example application of metadata is source-level
3529 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3530
3531 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3532 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3533
3534 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3535
3536 .. _metadata-string:
3537
3538 Metadata Nodes and Metadata Strings
3539 -----------------------------------
3540
3541 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3542 contain any character by escaping non-printable characters with
3543 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3544 "``!"test\00"``".
3545
3546 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3547 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3548 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3549 their operand. For example:
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553     !{ !"test\00", i32 10}
3554
3555 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3556
3557 .. code-block:: llvm
3558
3559     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3560
3561 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3562 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3563 when metadata operands change.
3564
3565 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3566 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3567 example:
3568
3569 .. code-block:: llvm
3570
3571     !foo = !{!4, !3}
3572
3573 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3574 function is using two metadata arguments:
3575
3576 .. code-block:: llvm
3577
3578     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3579
3580 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3581 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3582
3583 .. code-block:: llvm
3584
3585     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3586
3587 More information about specific metadata nodes recognized by the
3588 optimizers and code generator is found below.
3589
3590 .. _specialized-metadata:
3591
3592 Specialized Metadata Nodes
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3596 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3597 order.
3598
3599 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3600 metadata nodes are related to debug info.
3601
3602 .. _DICompileUnit:
3603
3604 DICompileUnit
3605 """""""""""""
3606
3607 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3608 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3609 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3610 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3611 references to them from instructions).
3612
3613 .. code-block:: llvm
3614
3615     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3616                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3617                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3618                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3619                         globals: !5, imports: !6)
3620
3621 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3622 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3623 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3624 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3625 entities (declarations and namespaces).
3626
3627 .. _DIFile:
3628
3629 DIFile
3630 """"""
3631
3632 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3633
3634 .. code-block:: llvm
3635
3636     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3637
3638 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3639 for ``file:`` fields.
3640
3641 .. _DIBasicType:
3642
3643 DIBasicType
3644 """""""""""
3645
3646 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3647 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3652                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3653     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3654
3655 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3656 following:
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660   DW_ATE_address       = 1
3661   DW_ATE_boolean       = 2
3662   DW_ATE_float         = 4
3663   DW_ATE_signed        = 5
3664   DW_ATE_signed_char   = 6
3665   DW_ATE_unsigned      = 7
3666   DW_ATE_unsigned_char = 8
3667
3668 .. _DISubroutineType:
3669
3670 DISubroutineType
3671 """"""""""""""""
3672
3673 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3674 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3675 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3676 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3681     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3682     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3683
3684 .. _DIDerivedType:
3685
3686 DIDerivedType
3687 """""""""""""
3688
3689 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3690 qualified types.
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3695                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3696     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3697                         align: 32)
3698
3699 The following ``tag:`` values are valid:
3700
3701 .. code-block:: llvm
3702
3703   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3704   DW_TAG_member             = 13
3705   DW_TAG_pointer_type       = 15
3706   DW_TAG_reference_type     = 16
3707   DW_TAG_typedef            = 22
3708   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3709   DW_TAG_const_type         = 38
3710   DW_TAG_volatile_type      = 53
3711   DW_TAG_restrict_type      = 55
3712
3713 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3714 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3715 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3716 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3717 argument of a subprogram.
3718
3719 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3720
3721 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3722 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3723 ``baseType:``.
3724
3725 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3726
3727 .. _DICompositeType:
3728
3729 DICompositeType
3730 """""""""""""""
3731
3732 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3733 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3734
3735 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3736 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3737 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3738 <metadata-string>` that matches their identifier.
3739
3740 .. code-block:: llvm
3741
3742     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3743     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3744     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3745     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3746                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3747                           elements: !{!0, !1, !2})
3748
3749 The following ``tag:`` values are valid:
3750
3751 .. code-block:: llvm
3752
3753   DW_TAG_array_type       = 1
3754   DW_TAG_class_type       = 2
3755   DW_TAG_enumeration_type = 4
3756   DW_TAG_structure_type   = 19
3757   DW_TAG_union_type       = 23
3758   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3759   DW_TAG_inheritance      = 28
3760
3761
3762 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3763 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3764 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3765 array type is a native packed vector.
3766
3767 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3768 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3769 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3770 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3771
3772 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3773 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3774 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3775
3776 .. _DISubrange:
3777
3778 DISubrange
3779 """"""""""
3780
3781 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3782 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3787     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3788     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3789
3790 .. _DIEnumerator:
3791
3792 DIEnumerator
3793 """"""""""""
3794
3795 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3796 variants of :ref:`DICompositeType`.
3797
3798 .. code-block:: llvm
3799
3800     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3801     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3802     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3803
3804 DITemplateTypeParameter
3805 """""""""""""""""""""""
3806
3807 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3808 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3809 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3810
3811 .. code-block:: llvm
3812
3813     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3814
3815 DITemplateValueParameter
3816 """"""""""""""""""""""""
3817
3818 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3819 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3820 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3821 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3822 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3823
3824 .. code-block:: llvm
3825
3826     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3827
3828 DINamespace
3829 """""""""""
3830
3831 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3832
3833 .. code-block:: llvm
3834
3835     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3836
3837 DIGlobalVariable
3838 """"""""""""""""
3839
3840 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3845                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3847                            declaration: !4)
3848
3849 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3850 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3851
3852 .. _DISubprogram:
3853
3854 DISubprogram
3855 """"""""""""
3856
3857 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3858 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3859 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3860 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3865                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3866                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3867                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3868                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3869                        function: void ()* @_Z3foov,
3870                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3871
3872 .. _DILexicalBlock:
3873
3874 DILexicalBlock
3875 """"""""""""""
3876
3877 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3878 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to dinstinguish
3879 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3880 fields.
3881
3882 .. code-block:: llvm
3883
3884     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3885
3886 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3887 operands.
3888
3889 .. _DILexicalBlockFile:
3890
3891 DILexicalBlockFile
3892 """"""""""""""""""
3893
3894 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3895 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3896 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3897 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3898
3899 .. code-block:: llvm
3900
3901     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3902     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3903     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3904
3905 .. _DILocation:
3906
3907 DILocation
3908 """"""""""
3909
3910 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3911 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3912 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3913
3914 .. code-block:: llvm
3915
3916     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3917
3918 .. _DILocalVariable:
3919
3920 DILocalVariable
3921 """""""""""""""
3922
3923 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3924 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3925 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3926 :ref:`DISubprogram`.
3927
3928 .. code-block:: llvm
3929
3930     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3931                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3932     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3933                           type: !3)
3934     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3935
3936 DIExpression
3937 """"""""""""
3938
3939 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3940 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3941 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3942 variable.
3943
3944 The current supported vocabulary is limited:
3945
3946 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3947 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3948 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3949   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3950
3951 .. code-block:: llvm
3952
3953     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3954     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3955     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3956     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3957
3958 DIObjCProperty
3959 """"""""""""""
3960
3961 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3962
3963 .. code-block:: llvm
3964
3965     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3966                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3967
3968 DIImportedEntity
3969 """"""""""""""""
3970
3971 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3972 compile unit.
3973
3974 .. code-block:: llvm
3975
3976    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3977                           entity: !1, line: 7)
3978
3979 '``tbaa``' Metadata
3980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3981
3982 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3983 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3984 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3985 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3986 custom alias analysis behavior for other languages.
3987
3988 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3989 to three fields, e.g.:
3990
3991 .. code-block:: llvm
3992
3993     !0 = !{ !"an example type tree" }
3994     !1 = !{ !"int", !0 }
3995     !2 = !{ !"float", !0 }
3996     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3997
3998 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3999 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4000 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4001 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4002 common names.
4003
4004 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4005 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4006 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4007 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4008 from multiple front-ends is handled conservatively.
4009
4010 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4011 indicates that the type is "constant" (meaning
4012 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4013 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4014
4015 '``tbaa.struct``' Metadata
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4019 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4020 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4021 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4022 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4023 of the aggregate.
4024
4025 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4026 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4027
4028 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4029 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4030 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4031 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4032 its tbaa tag. e.g.:
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4037
4038 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4039 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4040 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4041
4042 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4043 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4044 does not carry useful data and need not be preserved.
4045
4046 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4048
4049 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4050 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4051 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4052 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4053 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4054 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4055 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4056 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4057 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4058 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4059 alias.
4060
4061 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4062 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4063 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4064 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4065 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4066
4067 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4068 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4069 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4070 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4071 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4072 optionally be provided as a third list entry.
4073
4074 For example,
4075
4076 .. code-block:: llvm
4077
4078     ; Two scope domains:
4079     !0 = !{!0}
4080     !1 = !{!1}
4081
4082     ; Some scopes in these domains:
4083     !2 = !{!2, !0}
4084     !3 = !{!3, !0}
4085     !4 = !{!4, !1}
4086
4087     ; Some scope lists:
4088     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4089     !6 = !{!4, !3, !2}
4090     !7 = !{!3}
4091
4092     ; These two instructions don't alias:
4093     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4094     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4095
4096     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4097     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4098     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4099     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4100
4101     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4102     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4103     ; !alias.scope list):
4104     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4105     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4106
4107 '``fpmath``' Metadata
4108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4109
4110 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4111 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4112 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4113 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4114 it. ULP is defined as follows:
4115
4116     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4117     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4118     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4119     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4120     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4121
4122 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4123 number representing the maximum relative error, for example:
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4128
4129 .. _range-metadata:
4130
4131 '``range``' Metadata
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4135 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4136 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4137 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4138 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4139 pair. Each pair has the following properties:
4140
4141 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4142 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4143 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4144 -  The range is allowed to wrap.
4145 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4146    ``a!=b``.
4147
4148 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4149 they must be non-contiguous.
4150
4151 Examples:
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4156       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4157       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4158       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4159              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4160     ...
4161     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4162     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4163     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4164     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4165
4166 '``llvm.loop``'
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4170 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4171 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4172 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4173 specified with the name ``llvm.loop``.
4174
4175 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4176 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4177 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4178 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4179 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4180 constructs:
4181
4182 .. code-block:: llvm
4183
4184     !0 = !{!0}
4185     !1 = !{!1}
4186
4187 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4188 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4189 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4190 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4191
4192 .. code-block:: llvm
4193
4194       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4195     ...
4196     !0 = !{!0, !1}
4197     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4198
4199 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4201
4202 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4203 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4204 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4205 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4206 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4207 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4208 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4209 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4210 in determining the safety of these transformations.
4211
4212 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4216 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4217 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4218 example:
4219
4220 .. code-block:: llvm
4221
4222    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4223
4224 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4225 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4226 then the interleave count will be determined automatically.
4227
4228 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4230
4231 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4232 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4233 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4234 0 disables vectorization:
4235
4236 .. code-block:: llvm
4237
4238    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4239    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4240
4241 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4243
4244 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4245 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4246 operand is an integer specifying the width. For example:
4247
4248 .. code-block:: llvm
4249
4250    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4251
4252 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4253 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4254 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4255 determined automatically.
4256
4257 '``llvm.loop.unroll``'
4258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4259
4260 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4261 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4262 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4263 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4264 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4265 optimizer believes it is safe to do so.
4266
4267 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4269
4270 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4271 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4272 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4273 example:
4274
4275 .. code-block:: llvm
4276
4277    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4278
4279 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4280 will be partially unrolled.
4281
4282 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4286 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4287
4288 .. code-block:: llvm
4289
4290    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4291
4292 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4294
4295 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4296 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4297
4298 .. code-block:: llvm
4299
4300    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4301
4302 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4304
4305 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4306 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4307 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4308 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4309
4310 .. code-block:: llvm
4311
4312    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4313
4314 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4316
4317 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4318 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4319 For example:
4320
4321 .. code-block:: llvm
4322
4323    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4324
4325 '``llvm.mem``'
4326 ^^^^^^^^^^^^^^^
4327
4328 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4329 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4330
4331 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4333
4334 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4335 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4336 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4337 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4338 with the same loop identifier.
4339
4340 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4341 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4342 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4343 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4344 ``L2``.
4345
4346 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4347 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4348 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4349 loop.
4350
4351 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4352 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4353 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4354 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4355 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4356 insert new memory instructions into the loop body).
4357
4358 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4359 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4360 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4361
4362 .. code-block:: llvm
4363
4364    for.body:
4365      ...
4366      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4367      ...
4368      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4369      ...
4370      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4371
4372    for.end:
4373    ...
4374    !0 = !{!0}
4375
4376 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4377 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4378 the loop identifier metadata node directly:
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382    outer.for.body:
4383      ...
4384      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4385      ...
4386      br label %inner.for.body
4387
4388    inner.for.body:
4389      ...
4390      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4391      ...
4392      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4393      ...
4394      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4395
4396    inner.for.end:
4397      ...
4398      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4399      ...
4400      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4401
4402    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4403    ...
4404    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4405    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4406    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4407
4408 '``llvm.bitsets``'
4409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4410
4411 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4412 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4413
4414 Module Flags Metadata
4415 =====================
4416
4417 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4418 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4419 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4420 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4421 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4422 look it up.
4423
4424 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4425 Each triplet has the following form:
4426
4427 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4428    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4429    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4430    described below.
4431 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4432    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4433    including entries with the **Require** behavior).
4434 -  The third element is the value of the flag.
4435
4436 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4437 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4438 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4439 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4440 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4441 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4442
4443 The following behaviors are supported:
4444
4445 .. list-table::
4446    :header-rows: 1
4447    :widths: 10 90
4448
4449    * - Value
4450      - Behavior
4451
4452    * - 1
4453      - **Error**
4454            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4455            is that of the operands.
4456
4457    * - 2
4458      - **Warning**
4459            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4460            operand for the flag from the first module being linked.
4461
4462    * - 3
4463      - **Require**
4464            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4465            specified value after linking is performed. The value must be a
4466            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4467            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4468            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4469            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4470            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4471
4472    * - 4
4473      - **Override**
4474            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4475            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4476            differ, an error will be emitted.
4477
4478    * - 5
4479      - **Append**
4480            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4481
4482    * - 6
4483      - **AppendUnique**
4484            Appends the two values, which are required to be metadata
4485            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4486            during the append operation.
4487
4488 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4489 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4490 value) or **Override**.
4491
4492 An example of module flags:
4493
4494 .. code-block:: llvm
4495
4496     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4497     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4498     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4499     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4500       !{
4501         !"foo", i32 1
4502       }
4503     }
4504     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4505
4506 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4507    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4508    values are not equal.
4509
4510 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4511    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4512    '37'.
4513
4514 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4515    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4516    warning if their values are not equal.
4517
4518 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4519
4520    ::
4521
4522        !{ !"foo", i32 1 }
4523
4524    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4525    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4526    performed.
4527
4528 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4529 ----------------------------------------------------
4530
4531 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4532 collection in a special section called "image info". The metadata
4533 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4534 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4535 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4536 be merged rather than appended together.
4537
4538 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4539 following key-value pairs:
4540
4541 .. list-table::
4542    :header-rows: 1
4543    :widths: 30 70
4544
4545    * - Key
4546      - Value
4547
4548    * - ``Objective-C Version``
4549      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4550
4551    * - ``Objective-C Image Info Version``
4552      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4553        always 0.
4554
4555    * - ``Objective-C Image Info Section``
4556      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4557        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4558        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4559        Objective-C ABI version 2.
4560
4561    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4562      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4563        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4564        collection supported.
4565
4566    * - ``Objective-C GC Only``
4567      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4568        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4569        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4570
4571 Some important flag interactions:
4572
4573 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4574    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4575    2, then the resulting module has the
4576    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4577 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4578    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4579
4580 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4581 --------------------------------------------
4582
4583 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4584 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4585 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4586 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4587
4588 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4589 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4590 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4591 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4592 list of metadata strings defining linker options.
4593
4594 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4595 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4596 framework::
4597
4598     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4599        !{
4600           !{ !"-lz" },
4601           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4602     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4603
4604 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4605 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4606 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4607 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4608 assembly writer or object file emitter.
4609
4610 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4611 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4612 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4613
4614 C type width Module Flags Metadata
4615 ----------------------------------
4616
4617 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4618 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4619 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4620 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4621 width.
4622
4623 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4624 flags metadata, using the following key-value pairs:
4625
4626 .. list-table::
4627    :header-rows: 1
4628    :widths: 30 70
4629
4630    * - Key
4631      - Value
4632
4633    * - short_wchar
4634      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4635        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4636
4637    * - short_enum
4638      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4639        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4640          represent all of its values.
4641
4642 For example, the following metadata section specifies that the module was
4643 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4644 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4645
4646     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4647     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4648     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4649
4650 .. _intrinsicglobalvariables:
4651
4652 Intrinsic Global Variables
4653 ==========================
4654
4655 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4656 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4657 All globals of this sort should have a section specified as
4658 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4659 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4660
4661 .. _gv_llvmused:
4662
4663 The '``llvm.used``' Global Variable
4664 -----------------------------------
4665
4666 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4667 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4668 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4669 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4670 use of it is:
4671
4672 .. code-block:: llvm
4673
4674     @X = global i8 4
4675     @Y = global i32 123
4676
4677     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4678        i8* @X,
4679        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4680     ], section "llvm.metadata"
4681
4682 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4683 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4684 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4685 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4686 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4687 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4688 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4689
4690 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4691 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4692 molesting the symbol.
4693
4694 .. _gv_llvmcompilerused:
4695
4696 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4697 --------------------------------------------
4698
4699 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4700 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4701 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4702 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4703 by ``@llvm.used``.
4704
4705 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4706 and should not be exposed to source languages.
4707
4708 .. _gv_llvmglobalctors:
4709
4710 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4711 -------------------------------------------
4712
4713 .. code-block:: llvm
4714
4715     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4716     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4717
4718 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4719 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4720 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4721 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4722 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 initializer function will only run if the associated
4726 data from the current module is not discarded.
4727
4728 .. _llvmglobaldtors:
4729
4730 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4731 -------------------------------------------
4732
4733 .. code-block:: llvm
4734
4735     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4736     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4737
4738 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4739 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4740 The functions referenced by this array will be called in descending
4741 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4742 order of functions with the same priority is not defined.
4743
4744 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4745 or function, the destructor function will only run if the associated
4746 data from the current module is not discarded.
4747
4748 Instruction Reference
4749 =====================
4750
4751 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4752 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4753 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4754 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4755 :ref:`other instructions <otherops>`.
4756
4757 .. _terminators:
4758
4759 Terminator Instructions
4760 -----------------------
4761
4762 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4763 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4764 block should be executed after the current block is finished. These
4765 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4766 control flow, not values (the one exception being the
4767 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4768
4769 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4770 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4771 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4772 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4773 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4774 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4775 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4776 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4777 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4778
4779 .. _i_ret:
4780
4781 '``ret``' Instruction
4782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4783
4784 Syntax:
4785 """""""
4786
4787 ::
4788
4789       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4790       ret void                 ; Return from void function
4791
4792 Overview:
4793 """""""""
4794
4795 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4796 a value) from a function back to the caller.
4797
4798 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4799 value and then causes control flow, and one that just causes control
4800 flow to occur.
4801
4802 Arguments:
4803 """"""""""
4804
4805 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4806 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4807 class <t_firstclass>`' type.
4808
4809 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4810 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4811 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4812 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4813 value.
4814
4815 Semantics:
4816 """"""""""
4817
4818 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4819 the calling function's context. If the caller is a
4820 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4821 instruction after the call. If the caller was an
4822 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4823 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4824 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4825 value.
4826
4827 Example:
4828 """"""""
4829
4830 .. code-block:: llvm
4831
4832       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4833       ret void                        ; Return from a void function
4834       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4835
4836 .. _i_br:
4837
4838 '``br``' Instruction
4839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4840
4841 Syntax:
4842 """""""
4843
4844 ::
4845
4846       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4847       br label <dest>          ; Unconditional branch
4848
4849 Overview:
4850 """""""""
4851
4852 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4853 different basic block in the current function. There are two forms of
4854 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4855 unconditional branch.
4856
4857 Arguments:
4858 """"""""""
4859
4860 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4861 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4862 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4863
4864 Semantics:
4865 """"""""""
4866
4867 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4868 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4869 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4870 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4871
4872 Example:
4873 """"""""
4874
4875 .. code-block:: llvm
4876
4877     Test:
4878       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4879       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4880     IfEqual:
4881       ret i32 1
4882     IfUnequal:
4883       ret i32 0
4884
4885 .. _i_switch:
4886
4887 '``switch``' Instruction
4888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4889
4890 Syntax:
4891 """""""
4892
4893 ::
4894
4895       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4896
4897 Overview:
4898 """""""""
4899
4900 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4901 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4902 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4903 destinations.
4904
4905 Arguments:
4906 """"""""""
4907
4908 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4909 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4910 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4911 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4912
4913 Semantics:
4914 """"""""""
4915
4916 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4917 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4918 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4919 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4920 to the default destination.
4921
4922 Implementation:
4923 """""""""""""""
4924
4925 Depending on properties of the target machine and the particular
4926 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4927 different ways. For example, it could be generated as a series of
4928 chained conditional branches or with a lookup table.
4929
4930 Example:
4931 """"""""
4932
4933 .. code-block:: llvm
4934
4935      ; Emulate a conditional br instruction
4936      %Val = zext i1 %value to i32
4937      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4938
4939      ; Emulate an unconditional br instruction
4940      switch i32 0, label %dest [ ]
4941
4942      ; Implement a jump table:
4943      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4944                                          i32 1, label %onone
4945                                          i32 2, label %ontwo ]
4946
4947 .. _i_indirectbr:
4948
4949 '``indirectbr``' Instruction
4950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4951
4952 Syntax:
4953 """""""
4954
4955 ::
4956
4957       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4958
4959 Overview:
4960 """""""""
4961
4962 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4963 label within the current function, whose address is specified by
4964 "``address``". Address must be derived from a
4965 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4966
4967 Arguments:
4968 """"""""""
4969
4970 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4971 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4972 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4973 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4974
4975 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4976 accurate understanding of the CFG.
4977
4978 Semantics:
4979 """"""""""
4980
4981 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4982 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4983 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4984 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4985
4986 Implementation:
4987 """""""""""""""
4988
4989 This is typically implemented with a jump through a register.
4990
4991 Example:
4992 """"""""
4993
4994 .. code-block:: llvm
4995
4996      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4997
4998 .. _i_invoke:
4999
5000 '``invoke``' Instruction
5001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5002
5003 Syntax:
5004 """""""
5005
5006 ::
5007
5008       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5009                     to label <normal label> unwind label <exception label>
5010
5011 Overview:
5012 """""""""
5013
5014 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5015 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5016 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5017 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5018 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5019 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5020 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5021 nearest "exception" label.
5022
5023 The '``exception``' label is a `landing
5024 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5025 '``exception``' label is required to have the
5026 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5027 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5028 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5029 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5030 instruction, so that the important information contained within the
5031 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5032
5033 Arguments:
5034 """"""""""
5035
5036 This instruction requires several arguments:
5037
5038 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5039    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5040    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5041 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5042    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5043    are valid here.
5044 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5045    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5046    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5047    branching off an arbitrary pointer to function value.
5048 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5049    function to be invoked.
5050 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5051    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5052    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5053    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5054    extra arguments can be specified.
5055 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5056    executes a '``ret``' instruction.
5057 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5058    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5059    mechanism.
5060 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5061    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5062    attributes are valid here.
5063
5064 Semantics:
5065 """"""""""
5066
5067 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5068 instruction in most regards. The primary difference is that it
5069 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5070 library to unwind the stack.
5071
5072 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5073 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5074 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5075 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5076
5077 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5078 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5079 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5080 return value is available.
5081
5082 Example:
5083 """"""""
5084
5085 .. code-block:: llvm
5086
5087       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5088                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5089       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5090                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5091
5092 .. _i_resume:
5093
5094 '``resume``' Instruction
5095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5096
5097 Syntax:
5098 """""""
5099
5100 ::
5101
5102       resume <type> <value>
5103
5104 Overview:
5105 """""""""
5106
5107 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5108 successors.
5109
5110 Arguments:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5114 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5115 function.
5116
5117 Semantics:
5118 """"""""""
5119
5120 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5121 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5122 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5123
5124 Example:
5125 """"""""
5126
5127 .. code-block:: llvm
5128
5129       resume { i8*, i32 } %exn
5130
5131 .. _i_catchpad:
5132
5133 '``catchpad``' Instruction
5134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5135
5136 Syntax:
5137 """""""
5138
5139 ::
5140
5141       <resultval> = catchpad <resultty> [<args>*]
5142           to label <normal label> unwind label <exception label>
5143
5144 Overview:
5145 """""""""
5146
5147 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5148 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5149 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5150 control to catch an exception.
5151 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5152 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5153 exception. Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5154 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5155 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5156 portion of a ``try``/``catch`` sequence. It defines values supplied by
5157 the :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the
5158 function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5159
5160 Arguments:
5161 """"""""""
5162
5163 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5164 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5165
5166 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5167 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5168 label to transfer control to if it doesn't.
5169
5170 Semantics:
5171 """"""""""
5172
5173 The '``catchpad``' instruction defines the values which are set by the
5174 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
5175 therefore the "result type" of the ``catchpad`` instruction. As with
5176 calling conventions, how the personality function results are
5177 represented in LLVM IR is target specific.
5178
5179 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5180 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5181 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5182
5183 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5184
5185 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5186    an exceptional instruction.
5187 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5188    first non-PHI instruction.
5189 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5190    catch-end block.
5191 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5192    catch block.
5193 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5194    '``catchpad``' instruction.
5195 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5196    ``cleanupret`` without first executing a ``catchret`` and a subsequent
5197    ``cleanuppad``.
5198 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5199    ``ret`` without first executing a ``catchret``.
5200
5201 Example:
5202 """"""""
5203
5204 .. code-block:: llvm
5205
5206       ;; A catch block which can catch an integer.
5207       %res = catchpad { i8*, i32 } [i8** @_ZTIi]
5208         to label %int.handler unwind label %terminate
5209
5210 .. _i_catchendpad:
5211
5212 '``catchendpad``' Instruction
5213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5214
5215 Syntax:
5216 """""""
5217
5218 ::
5219
5220       catchendpad unwind label <nextaction>
5221       catchendpad unwind to caller
5222
5223 Overview:
5224 """""""""
5225
5226 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5227 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5228 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5229 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5230
5231 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5232 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5233 in-flight exception.
5234
5235 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5236 its parent function. The
5237 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5238 exception handling actions in the caller.
5239
5240 Arguments:
5241 """"""""""
5242
5243 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5244 where control should transfer to if none of the preceding
5245 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5246
5247 Semantics:
5248 """"""""""
5249
5250 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5251 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5252 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5253 present, control is transfered to the caller.
5254
5255 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5256
5257 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5258    an exceptional instruction.
5259 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5260    first non-PHI instruction.
5261 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5262    catch block.
5263 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5264    '``catchendpad``' instruction.
5265 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5266 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5267    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad``.
5268
5269 Example:
5270 """"""""
5271
5272 .. code-block:: llvm
5273
5274       catchendpad unwind label %terminate
5275       catchendpad unwind to caller
5276
5277 .. _i_catchret:
5278
5279 '``catchret``' Instruction
5280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5281
5282 Syntax:
5283 """""""
5284
5285 ::
5286
5287       catchret <type> <value> to label <normal>
5288
5289 Overview:
5290 """""""""
5291
5292 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5293 single successor.
5294
5295
5296 Arguments:
5297 """"""""""
5298
5299 The '``catchret``' instruction requires one argument which specifies
5300 where control will transfer to next.
5301
5302 Semantics:
5303 """"""""""
5304
5305 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5306 whose unwinding was interrupted with a
5307 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5308 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5309 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5310 Control then transfers to ``normal``.
5311 It may be passed an optional, personality specific, value.
5312
5313 Example:
5314 """"""""
5315
5316 .. code-block:: llvm
5317
5318       catchret label %continue
5319
5320 .. _i_cleanupret:
5321
5322 '``cleanupret``' Instruction
5323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5324
5325 Syntax:
5326 """""""
5327
5328 ::
5329
5330       cleanupret <type> <value> unwind label <continue>
5331       cleanupret <type> <value> unwind to caller
5332
5333 Overview:
5334 """""""""
5335
5336 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5337 an optional successor.
5338
5339
5340 Arguments:
5341 """"""""""
5342
5343 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which must have the
5344 same type as the result of any '``cleanuppad``' instruction in the same
5345 function. It also has an optional successor,  ``continue``.
5346
5347 Semantics:
5348 """"""""""
5349
5350 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5351 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5352 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5353 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5354
5355 Example:
5356 """"""""
5357
5358 .. code-block:: llvm
5359
5360       cleanupret void unwind to caller
5361       cleanupret { i8*, i32 } %exn unwind label %continue
5362
5363 .. _i_terminatepad:
5364
5365 '``terminatepad``' Instruction
5366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5367
5368 Syntax:
5369 """""""
5370
5371 ::
5372
5373       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5374       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5375
5376 Overview:
5377 """""""""
5378
5379 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5380 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5381 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5382 terminate the program.
5383 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5384 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5385 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5386 personality routine decides not to terminate the program for the
5387 in-flight exception.
5388
5389 Arguments:
5390 """"""""""
5391
5392 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5393 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5394
5395 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5396 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5397
5398 Semantics:
5399 """"""""""
5400
5401 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5402 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5403 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5404 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5405 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5406 personality should defer to in order to terminate the program.
5407
5408 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5409
5410 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5411    an exceptional instruction.
5412 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5413    first non-PHI instruction.
5414 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5415    terminate block.
5416 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5417    '``terminatepad``' instruction.
5418
5419 Example:
5420 """"""""
5421
5422 .. code-block:: llvm
5423
5424       ;; A terminate block which only permits integers.
5425       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5426
5427 .. _i_unreachable:
5428
5429 '``unreachable``' Instruction
5430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5431
5432 Syntax:
5433 """""""
5434
5435 ::
5436
5437       unreachable
5438
5439 Overview:
5440 """""""""
5441
5442 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5443 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5444 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5445 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5446
5447 Semantics:
5448 """"""""""
5449
5450 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5451
5452 .. _binaryops:
5453
5454 Binary Operations
5455 -----------------
5456
5457 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5458 They require two operands of the same type, execute an operation on
5459 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5460 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5461 result value has the same type as its operands.
5462
5463 There are several different binary operators:
5464
5465 .. _i_add:
5466
5467 '``add``' Instruction
5468 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5469
5470 Syntax:
5471 """""""
5472
5473 ::
5474
5475       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5476       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5477       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5478       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5479
5480 Overview:
5481 """""""""
5482
5483 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5484
5485 Arguments:
5486 """"""""""
5487
5488 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5489 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5490 arguments must have identical types.
5491
5492 Semantics:
5493 """"""""""
5494
5495 The value produced is the integer sum of the two operands.
5496
5497 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5498 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5499 the result.
5500
5501 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5502 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5503
5504 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5505 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5506 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5507 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5508
5509 Example:
5510 """"""""
5511
5512 .. code-block:: llvm
5513
5514       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5515
5516 .. _i_fadd:
5517
5518 '``fadd``' Instruction
5519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5520
5521 Syntax:
5522 """""""
5523
5524 ::
5525
5526       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5527
5528 Overview:
5529 """""""""
5530
5531 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5532
5533 Arguments:
5534 """"""""""
5535
5536 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5537 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5538 Both arguments must have identical types.
5539
5540 Semantics:
5541 """"""""""
5542
5543 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5544 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5545 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5546 optimizations:
5547
5548 Example:
5549 """"""""
5550
5551 .. code-block:: llvm
5552
5553       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5554
5555 '``sub``' Instruction
5556 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5557
5558 Syntax:
5559 """""""
5560
5561 ::
5562
5563       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5564       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5565       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5566       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5567
5568 Overview:
5569 """""""""
5570
5571 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5572
5573 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5574 instruction present in most other intermediate representations.
5575
5576 Arguments:
5577 """"""""""
5578
5579 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5580 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5581 arguments must have identical types.
5582
5583 Semantics:
5584 """"""""""
5585
5586 The value produced is the integer difference of the two operands.
5587
5588 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5589 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5590 the result.
5591
5592 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5593 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5594
5595 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5596 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5597 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5598 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5599
5600 Example:
5601 """"""""
5602
5603 .. code-block:: llvm
5604
5605       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5606       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5607
5608 .. _i_fsub:
5609
5610 '``fsub``' Instruction
5611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5612
5613 Syntax:
5614 """""""
5615
5616 ::
5617
5618       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5619
5620 Overview:
5621 """""""""
5622
5623 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5624
5625 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5626 instruction present in most other intermediate representations.
5627
5628 Arguments:
5629 """"""""""
5630
5631 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5632 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5633 Both arguments must have identical types.
5634
5635 Semantics:
5636 """"""""""
5637
5638 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5639 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5640 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5641 unsafe floating point optimizations:
5642
5643 Example:
5644 """"""""
5645
5646 .. code-block:: llvm
5647
5648       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5649       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5650
5651 '``mul``' Instruction
5652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5653
5654 Syntax:
5655 """""""
5656
5657 ::
5658
5659       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5660       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5661       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5662       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5663
5664 Overview:
5665 """""""""
5666
5667 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5668
5669 Arguments:
5670 """"""""""
5671
5672 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5673 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5674 arguments must have identical types.
5675
5676 Semantics:
5677 """"""""""
5678
5679 The value produced is the integer product of the two operands.
5680
5681 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5682 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5683 bit width of the result.
5684
5685 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5686 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5687 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5688 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5689 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5690 product.
5691
5692 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5693 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5694 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5695 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5696
5697 Example:
5698 """"""""
5699
5700 .. code-block:: llvm
5701
5702       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5703
5704 .. _i_fmul:
5705
5706 '``fmul``' Instruction
5707 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5708
5709 Syntax:
5710 """""""
5711
5712 ::
5713
5714       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5715
5716 Overview:
5717 """""""""
5718
5719 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5720
5721 Arguments:
5722 """"""""""
5723
5724 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5725 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5726 Both arguments must have identical types.
5727
5728 Semantics:
5729 """"""""""
5730
5731 The value produced is the floating point product of the two operands.
5732 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5733 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5734 unsafe floating point optimizations:
5735
5736 Example:
5737 """"""""
5738
5739 .. code-block:: llvm
5740
5741       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5742
5743 '``udiv``' Instruction
5744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5745
5746 Syntax:
5747 """""""
5748
5749 ::
5750
5751       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5752       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5753
5754 Overview:
5755 """""""""
5756
5757 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5758
5759 Arguments:
5760 """"""""""
5761
5762 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5763 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5764 arguments must have identical types.
5765
5766 Semantics:
5767 """"""""""
5768
5769 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5770
5771 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5772 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5773
5774 Division by zero leads to undefined behavior.
5775
5776 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5777 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5778 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5779
5780 Example:
5781 """"""""
5782
5783 .. code-block:: llvm
5784
5785       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5786
5787 '``sdiv``' Instruction
5788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5789
5790 Syntax:
5791 """""""
5792
5793 ::
5794
5795       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5796       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5797
5798 Overview:
5799 """""""""
5800
5801 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5802
5803 Arguments:
5804 """"""""""
5805
5806 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5807 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5808 arguments must have identical types.
5809
5810 Semantics:
5811 """"""""""
5812
5813 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5814 rounded towards zero.
5815
5816 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5817 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5818
5819 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5820 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5821 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5822
5823 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5824 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5825
5826 Example:
5827 """"""""
5828
5829 .. code-block:: llvm
5830
5831       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5832
5833 .. _i_fdiv:
5834
5835 '``fdiv``' Instruction
5836 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5837
5838 Syntax:
5839 """""""
5840
5841 ::
5842
5843       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5844
5845 Overview:
5846 """""""""
5847
5848 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5849
5850 Arguments:
5851 """"""""""
5852
5853 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5854 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5855 Both arguments must have identical types.
5856
5857 Semantics:
5858 """"""""""
5859
5860 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5861 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5862 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5863 unsafe floating point optimizations:
5864
5865 Example:
5866 """"""""
5867
5868 .. code-block:: llvm
5869
5870       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5871
5872 '``urem``' Instruction
5873 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5874
5875 Syntax:
5876 """""""
5877
5878 ::
5879
5880       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5881
5882 Overview:
5883 """""""""
5884
5885 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5886 division of its two arguments.
5887
5888 Arguments:
5889 """"""""""
5890
5891 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5892 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5893 arguments must have identical types.
5894
5895 Semantics:
5896 """"""""""
5897
5898 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5899 This instruction always performs an unsigned division to get the
5900 remainder.
5901
5902 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5903 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5904
5905 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5906
5907 Example:
5908 """"""""
5909
5910 .. code-block:: llvm
5911
5912       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5913
5914 '``srem``' Instruction
5915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5916
5917 Syntax:
5918 """""""
5919
5920 ::
5921
5922       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5923
5924 Overview:
5925 """""""""
5926
5927 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5928 division of its two operands. This instruction can also take
5929 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5930 must be integers.
5931
5932 Arguments:
5933 """"""""""
5934
5935 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5936 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5937 arguments must have identical types.
5938
5939 Semantics:
5940 """"""""""
5941
5942 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5943 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5944 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5945 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5946 difference, see `The Math
5947 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5948 table of how this is implemented in various languages, please see
5949 `Wikipedia: modulo
5950 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5951
5952 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5953 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5954
5955 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5956 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5957 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5958 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5959 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5960 result of the division and the remainder.)
5961
5962 Example:
5963 """"""""
5964
5965 .. code-block:: llvm
5966
5967       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5968
5969 .. _i_frem:
5970
5971 '``frem``' Instruction
5972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5973
5974 Syntax:
5975 """""""
5976
5977 ::
5978
5979       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5980
5981 Overview:
5982 """""""""
5983
5984 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5985 its two operands.
5986
5987 Arguments:
5988 """"""""""
5989
5990 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5991 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5992 Both arguments must have identical types.
5993
5994 Semantics:
5995 """"""""""
5996
5997 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5998 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5999 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6000 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6001
6002 Example:
6003 """"""""
6004
6005 .. code-block:: llvm
6006
6007       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6008
6009 .. _bitwiseops:
6010
6011 Bitwise Binary Operations
6012 -------------------------
6013
6014 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6015 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6016 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6017 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6018 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6019
6020 '``shl``' Instruction
6021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6022
6023 Syntax:
6024 """""""
6025
6026 ::
6027
6028       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6029       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6030       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6031       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6032
6033 Overview:
6034 """""""""
6035
6036 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6037 a specified number of bits.
6038
6039 Arguments:
6040 """"""""""
6041
6042 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6043 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6044 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6045
6046 Semantics:
6047 """"""""""
6048
6049 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6050 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6051 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6052 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6053 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6054 in ``op2``.
6055
6056 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6057 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6058 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6059 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6060 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6061 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6062 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6063
6064 Example:
6065 """"""""
6066
6067 .. code-block:: llvm
6068
6069       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6070       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6071       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6072       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6073       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6074
6075 '``lshr``' Instruction
6076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6077
6078 Syntax:
6079 """""""
6080
6081 ::
6082
6083       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6084       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6085
6086 Overview:
6087 """""""""
6088
6089 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6090 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6091
6092 Arguments:
6093 """"""""""
6094
6095 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6096 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6097 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6098
6099 Semantics:
6100 """"""""""
6101
6102 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6103 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6104 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6105 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6106 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6107 corresponding shift amount in ``op2``.
6108
6109 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6110 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6111 non-zero.
6112
6113 Example:
6114 """"""""
6115
6116 .. code-block:: llvm
6117
6118       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6119       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6120       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6121       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6122       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6123       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6124
6125 '``ashr``' Instruction
6126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6127
6128 Syntax:
6129 """""""
6130
6131 ::
6132
6133       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6134       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6135
6136 Overview:
6137 """""""""
6138
6139 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6140 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6141 extension.
6142
6143 Arguments:
6144 """"""""""
6145
6146 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6147 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6148 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6149
6150 Semantics:
6151 """"""""""
6152
6153 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6154 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6155 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6156 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6157 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6158 corresponding shift amount in ``op2``.
6159
6160 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6161 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6162 non-zero.
6163
6164 Example:
6165 """"""""
6166
6167 .. code-block:: llvm
6168
6169       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6170       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6171       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6172       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6173       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6174       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6175
6176 '``and``' Instruction
6177 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6178
6179 Syntax:
6180 """""""
6181
6182 ::
6183
6184       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6185
6186 Overview:
6187 """""""""
6188
6189 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6190 operands.
6191
6192 Arguments:
6193 """"""""""
6194
6195 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6196 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6197 arguments must have identical types.
6198
6199 Semantics:
6200 """"""""""
6201
6202 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6203
6204 +-----+-----+-----+
6205 | In0 | In1 | Out |
6206 +-----+-----+-----+
6207 |   0 |   0 |   0 |
6208 +-----+-----+-----+
6209 |   0 |   1 |   0 |
6210 +-----+-----+-----+
6211 |   1 |   0 |   0 |
6212 +-----+-----+-----+
6213 |   1 |   1 |   1 |
6214 +-----+-----+-----+
6215
6216 Example:
6217 """"""""
6218
6219 .. code-block:: llvm
6220
6221       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6222       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6223       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6224
6225 '``or``' Instruction
6226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6227
6228 Syntax:
6229 """""""
6230
6231 ::
6232
6233       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6234
6235 Overview:
6236 """""""""
6237
6238 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6239 two operands.
6240
6241 Arguments:
6242 """"""""""
6243
6244 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6245 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6246 arguments must have identical types.
6247
6248 Semantics:
6249 """"""""""
6250
6251 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6252
6253 +-----+-----+-----+
6254 | In0 | In1 | Out |
6255 +-----+-----+-----+
6256 |   0 |   0 |   0 |
6257 +-----+-----+-----+
6258 |   0 |   1 |   1 |
6259 +-----+-----+-----+
6260 |   1 |   0 |   1 |
6261 +-----+-----+-----+
6262 |   1 |   1 |   1 |
6263 +-----+-----+-----+
6264
6265 Example:
6266 """"""""
6267
6268 ::
6269
6270       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6271       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6272       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6273
6274 '``xor``' Instruction
6275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6276
6277 Syntax:
6278 """""""
6279
6280 ::
6281
6282       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6283
6284 Overview:
6285 """""""""
6286
6287 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6288 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6289 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6290
6291 Arguments:
6292 """"""""""
6293
6294 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6295 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6296 arguments must have identical types.
6297
6298 Semantics:
6299 """"""""""
6300
6301 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6302
6303 +-----+-----+-----+
6304 | In0 | In1 | Out |
6305 +-----+-----+-----+
6306 |   0 |   0 |   0 |
6307 +-----+-----+-----+
6308 |   0 |   1 |   1 |
6309 +-----+-----+-----+
6310 |   1 |   0 |   1 |
6311 +-----+-----+-----+
6312 |   1 |   1 |   0 |
6313 +-----+-----+-----+
6314
6315 Example:
6316 """"""""
6317
6318 .. code-block:: llvm
6319
6320       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6321       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6322       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6323       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6324
6325 Vector Operations
6326 -----------------
6327
6328 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6329 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6330 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6331 While LLVM does directly support these vector operations, many
6332 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6333 take full advantage of a specific target.
6334
6335 .. _i_extractelement:
6336
6337 '``extractelement``' Instruction
6338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6339
6340 Syntax:
6341 """""""
6342
6343 ::
6344
6345       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6346
6347 Overview:
6348 """""""""
6349
6350 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6351 from a vector at a specified index.
6352
6353 Arguments:
6354 """"""""""
6355
6356 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6357 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6358 the position from which to extract the element. The index may be a
6359 variable of any integer type.
6360
6361 Semantics:
6362 """"""""""
6363
6364 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6365 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6366 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6367
6368 Example:
6369 """"""""
6370
6371 .. code-block:: llvm
6372
6373       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6374
6375 .. _i_insertelement:
6376
6377 '``insertelement``' Instruction
6378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6379
6380 Syntax:
6381 """""""
6382
6383 ::
6384
6385       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6386
6387 Overview:
6388 """""""""
6389
6390 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6391 vector at a specified index.
6392
6393 Arguments:
6394 """"""""""
6395
6396 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6397 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6398 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6399 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6400 index may be a variable of any integer type.
6401
6402 Semantics:
6403 """"""""""
6404
6405 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6406 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6407 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6408 undefined.
6409
6410 Example:
6411 """"""""
6412
6413 .. code-block:: llvm
6414
6415       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6416
6417 .. _i_shufflevector:
6418
6419 '``shufflevector``' Instruction
6420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6421
6422 Syntax:
6423 """""""
6424
6425 ::
6426
6427       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6428
6429 Overview:
6430 """""""""
6431
6432 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6433 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6434 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6435
6436 Arguments:
6437 """"""""""
6438
6439 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6440 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6441 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6442 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6443 same as the element type of the first two operands.
6444
6445 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6446 constant integer or undef values.
6447
6448 Semantics:
6449 """"""""""
6450
6451 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6452 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6453 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6454 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6455 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6456 only one vector.
6457
6458 Example:
6459 """"""""
6460
6461 .. code-block:: llvm
6462
6463       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6464                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6465       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6466                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6467       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6468                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6469       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6470                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6471
6472 Aggregate Operations
6473 --------------------
6474
6475 LLVM supports several instructions for working with
6476 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6477
6478 .. _i_extractvalue:
6479
6480 '``extractvalue``' Instruction
6481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6482
6483 Syntax:
6484 """""""
6485
6486 ::
6487
6488       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6489
6490 Overview:
6491 """""""""
6492
6493 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6494 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6495
6496 Arguments:
6497 """"""""""
6498
6499 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6500 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6501 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6502 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6503
6504 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6505
6506 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6507    omitted and assumed to be zero.
6508 -  At least one index must be specified.
6509 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6510
6511 Semantics:
6512 """"""""""
6513
6514 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6515 the index operands.
6516
6517 Example:
6518 """"""""
6519
6520 .. code-block:: llvm
6521
6522       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6523
6524 .. _i_insertvalue:
6525
6526 '``insertvalue``' Instruction
6527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6528
6529 Syntax:
6530 """""""
6531
6532 ::
6533
6534       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6535
6536 Overview:
6537 """""""""
6538
6539 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6540 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6541
6542 Arguments:
6543 """"""""""
6544
6545 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6546 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6547 a first-class value to insert. The following operands are constant
6548 indices indicating the position at which to insert the value in a
6549 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6550 to insert must have the same type as the value identified by the
6551 indices.
6552
6553 Semantics:
6554 """"""""""
6555
6556 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6557 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6558 indices is that of ``elt``.
6559
6560 Example:
6561 """"""""
6562
6563 .. code-block:: llvm
6564
6565       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6566       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6567       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6568
6569 .. _memoryops:
6570
6571 Memory Access and Addressing Operations
6572 ---------------------------------------
6573
6574 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6575 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6576 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6577 memory in LLVM.
6578
6579 .. _i_alloca:
6580
6581 '``alloca``' Instruction
6582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6583
6584 Syntax:
6585 """""""
6586
6587 ::
6588
6589       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6590
6591 Overview:
6592 """""""""
6593
6594 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6595 currently executing function, to be automatically released when this
6596 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6597 generic address space (address space zero).
6598
6599 Arguments:
6600 """"""""""
6601
6602 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6603 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6604 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6605 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6606 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6607 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6608 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6609 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6610 boundary compatible with the type.
6611
6612 '``type``' may be any sized type.
6613
6614 Semantics:
6615 """"""""""
6616
6617 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6618 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6619 memory is automatically released when the function returns. The
6620 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6621 variables that must have an address available. When the function returns
6622 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6623 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6624 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6625 is not specified.
6626
6627 Example:
6628 """"""""
6629
6630 .. code-block:: llvm
6631
6632       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6633       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6634       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6635       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6636
6637 .. _i_load:
6638
6639 '``load``' Instruction
6640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6641
6642 Syntax:
6643 """""""
6644
6645 ::
6646
6647       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6648       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6649       !<index> = !{ i32 1 }
6650
6651 Overview:
6652 """""""""
6653
6654 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6655
6656 Arguments:
6657 """"""""""
6658
6659 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6660 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6661 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6662 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6663 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6664 operations <volatile>`.
6665
6666 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6667 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6668 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6669 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6670 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6671 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6672 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6673 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6674 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6675 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6676 any defined semantics for atomic loads.
6677
6678 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6679 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6680 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6681 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6682 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6683 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6684 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6685 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6686
6687 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6688 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6689 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6690 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6691 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6692 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6693 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6694
6695 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6696 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6697 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6698 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6699 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6700 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6701 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6702 its value is henceforth unchanging.
6703
6704 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6705 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6706 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6707 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6708 never be null. This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6709 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6710 to loads of a pointer type.
6711
6712 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6713 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6714 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6715 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6716 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6717 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6718 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6719 to loads of a pointer type.
6720
6721 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6722 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6723 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6724 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6725 dereferenceable or null.
6726 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6727 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6728 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6729 to loads of a pointer type.
6730
6731 Semantics:
6732 """"""""""
6733
6734 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6735 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6736 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6737 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6738 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6739 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6740 written using a store of the same type.
6741
6742 Examples:
6743 """""""""
6744
6745 .. code-block:: llvm
6746
6747       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6748       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6749       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6750
6751 .. _i_store:
6752
6753 '``store``' Instruction
6754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6755
6756 Syntax:
6757 """""""
6758
6759 ::
6760
6761       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6762       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6763
6764 Overview:
6765 """""""""
6766
6767 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6768
6769 Arguments:
6770 """"""""""
6771
6772 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6773 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6774 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6775 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6776 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6777 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6778 operations <volatile>`.
6779
6780 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6781 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6782 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6783 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6784 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6785 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6786 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6787 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6788 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6789 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6790 have any defined semantics for atomic stores.
6791
6792 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6793 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6794 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6795 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6796 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6797 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6798 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6799 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6800
6801 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6802 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6803 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6804 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6805 be reused in the cache. The code generator may select special
6806 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6807 x86.
6808
6809 Semantics:
6810 """"""""""
6811
6812 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6813 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6814 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6815 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6816 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6817 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6818 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6819 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6820
6821 Example:
6822 """"""""
6823
6824 .. code-block:: llvm
6825
6826       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6827       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6828       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6829
6830 .. _i_fence:
6831
6832 '``fence``' Instruction
6833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6834
6835 Syntax:
6836 """""""
6837
6838 ::
6839
6840       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6841
6842 Overview:
6843 """""""""
6844
6845 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6846 between operations.
6847
6848 Arguments:
6849 """"""""""
6850
6851 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6852 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6853 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6854
6855 Semantics:
6856 """"""""""
6857
6858 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6859 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6860 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6861 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6862 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6863 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6864 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6865 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6866 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6867 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6868 *happens-before* edge.
6869
6870 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6871 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6872 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6873
6874 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6875 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6876 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6877
6878 Example:
6879 """"""""
6880
6881 .. code-block:: llvm
6882
6883       fence acquire                          ; yields void
6884       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6885
6886 .. _i_cmpxchg:
6887
6888 '``cmpxchg``' Instruction
6889 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6890
6891 Syntax:
6892 """""""
6893
6894 ::
6895
6896       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6897
6898 Overview:
6899 """""""""
6900
6901 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6902 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6903 equal, it tries to store a new value into the memory.
6904
6905 Arguments:
6906 """"""""""
6907
6908 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6909 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6910 address, and a new value to place at that address if the compared values
6911 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6912 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6913 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6914 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6915 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6916 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6917 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6918
6919 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6920 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6921 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6922 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6923 ``release`` or ``acq_rel``.
6924
6925 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6926 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6927 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6928 respect to all other code in the system.
6929
6930 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6931 equal to the size in memory of the operand.
6932
6933 Semantics:
6934 """"""""""
6935
6936 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6937 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6938 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6939 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6940
6941 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6942 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6943 matched.
6944
6945 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6946 if the value loaded equals ``cmp``.
6947
6948 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6949 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6950 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6951
6952 Example:
6953 """"""""
6954
6955 .. code-block:: llvm
6956
6957     entry:
6958       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6959       br label %loop
6960
6961     loop:
6962       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6963       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6964       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6965       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6966       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6967       br i1 %success, label %done, label %loop
6968
6969     done:
6970       ...
6971
6972 .. _i_atomicrmw:
6973
6974 '``atomicrmw``' Instruction
6975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6976
6977 Syntax:
6978 """""""
6979
6980 ::
6981
6982       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6983
6984 Overview:
6985 """""""""
6986
6987 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6988
6989 Arguments:
6990 """"""""""
6991
6992 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6993 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6994 operation. The operation must be one of the following keywords:
6995
6996 -  xchg
6997 -  add
6998 -  sub
6999 -  and
7000 -  nand
7001 -  or
7002 -  xor
7003 -  max
7004 -  min
7005 -  umax
7006 -  umin
7007
7008 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7009 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7010 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7011 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7012 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7013 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7014 operations <volatile>`.
7015
7016 Semantics:
7017 """"""""""
7018
7019 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7020 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7021 value at the location is returned. The modification is specified by the
7022 operation argument:
7023
7024 -  xchg: ``*ptr = val``
7025 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7026 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7027 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7028 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7029 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7030 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7031 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7032 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7033 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7034    comparison)
7035 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7036    comparison)
7037
7038 Example:
7039 """"""""
7040
7041 .. code-block:: llvm
7042
7043       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7044
7045 .. _i_getelementptr:
7046
7047 '``getelementptr``' Instruction
7048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7049
7050 Syntax:
7051 """""""
7052
7053 ::
7054
7055       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7056       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7057       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7058
7059 Overview:
7060 """""""""
7061
7062 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7063 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7064 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7065 be used to calculate a vector of such addresses.
7066
7067 Arguments:
7068 """"""""""
7069
7070 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7071 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7072 base address to start from. The remaining arguments are indices
7073 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7074 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7075 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7076 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7077 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7078 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7079 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7080 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7081 would require loading the pointer before continuing calculation.
7082
7083 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7084 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7085 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7086 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7087 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7088 required to be constant. These integers are treated as signed values
7089 where relevant.
7090
7091 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7092 to LLVM:
7093
7094 .. code-block:: c
7095
7096     struct RT {
7097       char A;
7098       int B[10][20];
7099       char C;
7100     };
7101     struct ST {
7102       int X;
7103       double Y;
7104       struct RT Z;
7105     };
7106
7107     int *foo(struct ST *s) {
7108       return &s[1].Z.B[5][13];
7109     }
7110
7111 The LLVM code generated by Clang is:
7112
7113 .. code-block:: llvm
7114
7115     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7116     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7117
7118     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7119     entry:
7120       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7121       ret i32* %arrayidx
7122     }
7123
7124 Semantics:
7125 """"""""""
7126
7127 In the example above, the first index is indexing into the
7128 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7129 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7130 indexes into the third element of the structure, yielding a
7131 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7132 structure. The third index indexes into the second element of the
7133 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7134 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7135 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7136 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7137
7138 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7139 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7140 for the given testcase is equivalent to:
7141
7142 .. code-block:: llvm
7143
7144     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7145       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7146       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7147       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7148       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7149       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7150       ret i32* %t5
7151     }
7152
7153 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7154 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7155 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7156 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7157 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7158 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7159 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7160 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7161 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7162 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7163
7164 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7165 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7166 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7167 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7168 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7169 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7170 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7171 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7172 information.
7173
7174 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7175 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7176
7177 Example:
7178 """"""""
7179
7180 .. code-block:: llvm
7181
7182         ; yields [12 x i8]*:aptr
7183         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7184         ; yields i8*:vptr
7185         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7186         ; yields i8*:eptr
7187         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7188         ; yields i32*:iptr
7189         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7190
7191 Vector of pointers:
7192 """""""""""""""""""
7193
7194 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7195 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7196 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7197 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7198
7199 .. code-block:: llvm
7200
7201      ; All arguments are vectors:
7202      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7203      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7204
7205      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7206      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7207      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7208
7209      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7210      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7211      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7212
7213      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7214
7215 The two following instructions are equivalent:
7216
7217 .. code-block:: llvm
7218
7219      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7220        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7221        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7222        <4 x i32> %ind4,
7223        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7224
7225      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7226        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7227
7228 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7229 makes sense:
7230
7231 .. code-block:: c
7232
7233     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7234     double *A, B; int *C;
7235     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7236       A[i] = B[C[i]];
7237     }
7238
7239 .. code-block:: llvm
7240
7241     ; get pointers for 8 elements from array B
7242     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7243     ; load 8 elements from array B into A
7244     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7245          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7246
7247 Conversion Operations
7248 ---------------------
7249
7250 The instructions in this category are the conversion instructions
7251 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7252 various bit conversions on the operand.
7253
7254 '``trunc .. to``' Instruction
7255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7256
7257 Syntax:
7258 """""""
7259
7260 ::
7261
7262       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7263
7264 Overview:
7265 """""""""
7266
7267 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7268
7269 Arguments:
7270 """"""""""
7271
7272 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7273 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7274 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7275 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7276 types are not allowed.
7277
7278 Semantics:
7279 """"""""""
7280
7281 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7282 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7283 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7284 It will always truncate bits.
7285
7286 Example:
7287 """"""""
7288
7289 .. code-block:: llvm
7290
7291       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7292       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7293       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7294       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7295
7296 '``zext .. to``' Instruction
7297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7298
7299 Syntax:
7300 """""""
7301
7302 ::
7303
7304       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7305
7306 Overview:
7307 """""""""
7308
7309 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7310
7311 Arguments:
7312 """"""""""
7313
7314 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7315 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7316 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7317 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7318
7319 Semantics:
7320 """"""""""
7321
7322 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7323 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7324
7325 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7326
7327 Example:
7328 """"""""
7329
7330 .. code-block:: llvm
7331
7332       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7333       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7334       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7335
7336 '``sext .. to``' Instruction
7337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7338
7339 Syntax:
7340 """""""
7341
7342 ::
7343
7344       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7345
7346 Overview:
7347 """""""""
7348
7349 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7350
7351 Arguments:
7352 """"""""""
7353
7354 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7355 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7356 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7357 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7358
7359 Semantics:
7360 """"""""""
7361
7362 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7363 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7364 of the type ``ty2``.
7365
7366 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7367
7368 Example:
7369 """"""""
7370
7371 .. code-block:: llvm
7372
7373       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7374       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7375       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7376
7377 '``fptrunc .. to``' Instruction
7378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7379
7380 Syntax:
7381 """""""
7382
7383 ::
7384
7385       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7386
7387 Overview:
7388 """""""""
7389
7390 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7391
7392 Arguments:
7393 """"""""""
7394
7395 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7396 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7397 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7398 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7399
7400 Semantics:
7401 """"""""""
7402
7403 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7404 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7405 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7406 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7407
7408 Example:
7409 """"""""
7410
7411 .. code-block:: llvm
7412
7413       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7414       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7415
7416 '``fpext .. to``' Instruction
7417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7418
7419 Syntax:
7420 """""""
7421
7422 ::
7423
7424       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7425
7426 Overview:
7427 """""""""
7428
7429 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7430 point value.
7431
7432 Arguments:
7433 """"""""""
7434
7435 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7436 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7437 to. The source type must be smaller than the destination type.
7438
7439 Semantics:
7440 """"""""""
7441
7442 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7443 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7444 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7445 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7446 *no-op cast* for a floating point cast.
7447
7448 Example:
7449 """"""""
7450
7451 .. code-block:: llvm
7452
7453       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7454       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7455
7456 '``fptoui .. to``' Instruction
7457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7458
7459 Syntax:
7460 """""""
7461
7462 ::
7463
7464       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7465
7466 Overview:
7467 """""""""
7468
7469 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7470 integer equivalent of type ``ty2``.
7471
7472 Arguments:
7473 """"""""""
7474
7475 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7476 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7477 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7478 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7479 type with the same number of elements as ``ty``
7480
7481 Semantics:
7482 """"""""""
7483
7484 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7485 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7486 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7487 are undefined.
7488
7489 Example:
7490 """"""""
7491
7492 .. code-block:: llvm
7493
7494       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7495       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7496       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7497
7498 '``fptosi .. to``' Instruction
7499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7500
7501 Syntax:
7502 """""""
7503
7504 ::
7505
7506       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7507
7508 Overview:
7509 """""""""
7510
7511 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7512 ``value`` to type ``ty2``.
7513
7514 Arguments:
7515 """"""""""
7516
7517 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7518 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7519 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7520 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7521 type with the same number of elements as ``ty``
7522
7523 Semantics:
7524 """"""""""
7525
7526 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7527 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7528 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7529 are undefined.
7530
7531 Example:
7532 """"""""
7533
7534 .. code-block:: llvm
7535
7536       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7537       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7538       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7539
7540 '``uitofp .. to``' Instruction
7541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7542
7543 Syntax:
7544 """""""
7545
7546 ::
7547
7548       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7549
7550 Overview:
7551 """""""""
7552
7553 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7554 and converts that value to the ``ty2`` type.
7555
7556 Arguments:
7557 """"""""""
7558
7559 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7560 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7561 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7562 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7563 type with the same number of elements as ``ty``
7564
7565 Semantics:
7566 """"""""""
7567
7568 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7569 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7570 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7571 are undefined.
7572
7573 Example:
7574 """"""""
7575
7576 .. code-block:: llvm
7577
7578       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7579       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7580
7581 '``sitofp .. to``' Instruction
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7583
7584 Syntax:
7585 """""""
7586
7587 ::
7588
7589       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7590
7591 Overview:
7592 """""""""
7593
7594 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7595 converts that value to the ``ty2`` type.
7596
7597 Arguments:
7598 """"""""""
7599
7600 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7601 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7602 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7603 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7604 type with the same number of elements as ``ty``
7605
7606 Semantics:
7607 """"""""""
7608
7609 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7610 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7611 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7612 undefined.
7613
7614 Example:
7615 """"""""
7616
7617 .. code-block:: llvm
7618
7619       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7620       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7621
7622 .. _i_ptrtoint:
7623
7624 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7626
7627 Syntax:
7628 """""""
7629
7630 ::
7631
7632       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7633
7634 Overview:
7635 """""""""
7636
7637 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7638 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7639
7640 Arguments:
7641 """"""""""
7642
7643 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7644 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7645 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7646 a vector of integers type.
7647
7648 Semantics:
7649 """"""""""
7650
7651 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7652 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7653 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7654 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7655 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7656 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7657 change.
7658
7659 Example:
7660 """"""""
7661
7662 .. code-block:: llvm
7663
7664       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7665       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7666       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7667
7668 .. _i_inttoptr:
7669
7670 '``inttoptr .. to``' Instruction
7671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7672
7673 Syntax:
7674 """""""
7675
7676 ::
7677
7678       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7679
7680 Overview:
7681 """""""""
7682
7683 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7684 pointer type, ``ty2``.
7685
7686 Arguments:
7687 """"""""""
7688
7689 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7690 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7691 type.
7692
7693 Semantics:
7694 """"""""""
7695
7696 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7697 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7698 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7699 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7700 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7701 nothing is done (*no-op cast*).
7702
7703 Example:
7704 """"""""
7705
7706 .. code-block:: llvm
7707
7708       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7709       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7710       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7711       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7712
7713 .. _i_bitcast:
7714
7715 '``bitcast .. to``' Instruction
7716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7717
7718 Syntax:
7719 """""""
7720
7721 ::
7722
7723       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7724
7725 Overview:
7726 """""""""
7727
7728 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7729 changing any bits.
7730
7731 Arguments:
7732 """"""""""
7733
7734 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7735 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7736 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7737 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7738 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7739 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7740 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7741 long as they have the same size).
7742
7743 Semantics:
7744 """"""""""
7745
7746 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7747 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7748 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7749 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7750 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7751 pointers) types with the same address space through this instruction.
7752 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7753 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7754
7755 Example:
7756 """"""""
7757
7758 .. code-block:: llvm
7759
7760       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7761       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7762       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7763       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7764
7765 .. _i_addrspacecast:
7766
7767 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7769
7770 Syntax:
7771 """""""
7772
7773 ::
7774
7775       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7776
7777 Overview:
7778 """""""""
7779
7780 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7781 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7782
7783 Arguments:
7784 """"""""""
7785
7786 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7787 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7788 address space.
7789
7790 Semantics:
7791 """"""""""
7792
7793 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7794 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7795 value modification, depending on the target and the address space
7796 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7797 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7798 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7799 location.
7800
7801 Example:
7802 """"""""
7803
7804 .. code-block:: llvm
7805
7806       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7807       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7808       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7809
7810 .. _otherops:
7811
7812 Other Operations
7813 ----------------
7814
7815 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7816 which defy better classification.
7817
7818 .. _i_icmp:
7819
7820 '``icmp``' Instruction
7821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7822
7823 Syntax:
7824 """""""
7825
7826 ::
7827
7828       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7829
7830 Overview:
7831 """""""""
7832
7833 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7834 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7835 pointer, or pointer vector operands.
7836
7837 Arguments:
7838 """"""""""
7839
7840 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7841 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7842 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7843
7844 #. ``eq``: equal
7845 #. ``ne``: not equal
7846 #. ``ugt``: unsigned greater than
7847 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7848 #. ``ult``: unsigned less than
7849 #. ``ule``: unsigned less or equal
7850 #. ``sgt``: signed greater than
7851 #. ``sge``: signed greater or equal
7852 #. ``slt``: signed less than
7853 #. ``sle``: signed less or equal
7854
7855 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7856 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7857 must also be identical types.
7858
7859 Semantics:
7860 """"""""""
7861
7862 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7863 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7864 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7865
7866 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7867    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7868 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7869    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7870 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7871    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7872 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7873    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7874 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7875    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7876 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7877    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7878 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7879    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7880 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7881    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7882 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7883    if ``op1`` is less than ``op2``.
7884 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7885    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7886
7887 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7888 are compared as if they were integers.
7889
7890 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7891 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7892 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7893
7894 Example:
7895 """"""""
7896
7897 .. code-block:: llvm
7898
7899       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7900       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7901       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7902       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7903       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7904       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7905
7906 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7907 ``icmp`` instruction.
7908
7909 .. _i_fcmp:
7910
7911 '``fcmp``' Instruction
7912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7913
7914 Syntax:
7915 """""""
7916
7917 ::
7918
7919       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7920
7921 Overview:
7922 """""""""
7923
7924 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7925 values based on comparison of its operands.
7926
7927 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7928 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7929
7930 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7931 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7932 compared.
7933
7934 Arguments:
7935 """"""""""
7936
7937 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7938 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7939 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7940
7941 #. ``false``: no comparison, always returns false
7942 #. ``oeq``: ordered and equal
7943 #. ``ogt``: ordered and greater than
7944 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7945 #. ``olt``: ordered and less than
7946 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7947 #. ``one``: ordered and not equal
7948 #. ``ord``: ordered (no nans)
7949 #. ``ueq``: unordered or equal
7950 #. ``ugt``: unordered or greater than
7951 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7952 #. ``ult``: unordered or less than
7953 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7954 #. ``une``: unordered or not equal
7955 #. ``uno``: unordered (either nans)
7956 #. ``true``: no comparison, always returns true
7957
7958 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7959 that either operand may be a QNAN.
7960
7961 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7962 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7963 type. They must have identical types.
7964
7965 Semantics:
7966 """"""""""
7967
7968 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7969 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7970 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7971 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7972
7973 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7974 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7975    is equal to ``op2``.
7976 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7977    is greater than ``op2``.
7978 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7979    is greater than or equal to ``op2``.
7980 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7981    is less than ``op2``.
7982 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7983    is less than or equal to ``op2``.
7984 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7985    is not equal to ``op2``.
7986 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7987 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7988    equal to ``op2``.
7989 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7990    greater than ``op2``.
7991 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7992    greater than or equal to ``op2``.
7993 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7994    less than ``op2``.
7995 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7996    less than or equal to ``op2``.
7997 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7998    not equal to ``op2``.
7999 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8000 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8001
8002 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8003 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8004 otherwise unsafe floating point optimizations.
8005
8006 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8007 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8008 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8009 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8010
8011 Example:
8012 """"""""
8013
8014 .. code-block:: llvm
8015
8016       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8017       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8018       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8019       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8020
8021 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8022 ``fcmp`` instruction.
8023
8024 .. _i_phi:
8025
8026 '``phi``' Instruction
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 ::
8033
8034       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8035
8036 Overview:
8037 """""""""
8038
8039 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8040 graph representing the function.
8041
8042 Arguments:
8043 """"""""""
8044
8045 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8046 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8047 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8048 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8049 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8050 label arguments.
8051
8052 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8053 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8054 block.
8055
8056 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8057 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8058 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8059 instruction's return value on the same edge).
8060
8061 Semantics:
8062 """"""""""
8063
8064 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8065 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8066 executed just prior to the current block.
8067
8068 Example:
8069 """"""""
8070
8071 .. code-block:: llvm
8072
8073     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8074       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8075       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8076       br label %Loop
8077
8078 .. _i_select:
8079
8080 '``select``' Instruction
8081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8082
8083 Syntax:
8084 """""""
8085
8086 ::
8087
8088       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8089
8090       selty is either i1 or {<N x i1>}
8091
8092 Overview:
8093 """""""""
8094
8095 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8096 condition, without IR-level branching.
8097
8098 Arguments:
8099 """"""""""
8100
8101 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8102 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8103 class <t_firstclass>` type.
8104
8105 Semantics:
8106 """"""""""
8107
8108 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8109 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8110 argument.
8111
8112 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8113 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8114
8115 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8116 same size, then an entire vector is selected.
8117
8118 Example:
8119 """"""""
8120
8121 .. code-block:: llvm
8122
8123       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8124
8125 .. _i_call:
8126
8127 '``call``' Instruction
8128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8129
8130 Syntax:
8131 """""""
8132
8133 ::
8134
8135       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8136
8137 Overview:
8138 """""""""
8139
8140 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8141
8142 Arguments:
8143 """"""""""
8144
8145 This instruction requires several arguments:
8146
8147 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8148    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8149    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8150    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8151    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8152
8153    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8154       recursive cycle in the call graph.
8155    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8156       forwarded in place.
8157
8158    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8159    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8160    rules:
8161
8162    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8163      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8164    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8165      produced by the call or void.
8166    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8167      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8168      in address space.
8169    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8170    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8171      returned, and inalloca, must match.
8172    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8173      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8174      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8175
8176    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8177    the following conditions are met:
8178
8179    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8180    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8181       uses value of call or is void).
8182    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8183       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8184    -  `Platform-specific constraints are
8185       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8186
8187 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8188    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8189    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8190    calling convention of the call must match the calling convention of
8191    the target function, or else the behavior is undefined.
8192 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8193    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8194    are valid here.
8195 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8196    type of the return value. Functions that return no value are marked
8197    ``void``.
8198 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8199    being invoked. The argument types must match the types implied by
8200    this signature. This type can be omitted if the function is not
8201    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8202    function.
8203 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8204    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8205    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8206    to function value.
8207 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8208    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8209    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8210    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8211    extra arguments can be specified.
8212 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8213    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8214    attributes are valid here.
8215
8216 Semantics:
8217 """"""""""
8218
8219 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8220 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8221 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8222 flow continues with the instruction after the function call, and the
8223 return value of the function is bound to the result argument.
8224
8225 Example:
8226 """"""""
8227
8228 .. code-block:: llvm
8229
8230       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8231       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8232       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8233       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8234       call void %foo(i8 97 signext)
8235
8236       %struct.A = type { i32, i8 }
8237       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8238       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8239       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8240       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8241       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8242
8243 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8244 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8245 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8246 This is something we'd like to change in the future to provide better
8247 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8248
8249 .. _i_va_arg:
8250
8251 '``va_arg``' Instruction
8252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8253
8254 Syntax:
8255 """""""
8256
8257 ::
8258
8259       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8260
8261 Overview:
8262 """""""""
8263
8264 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8265 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8266 the ``va_arg`` macro in C.
8267
8268 Arguments:
8269 """"""""""
8270
8271 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8272 argument. It returns a value of the specified argument type and
8273 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8274 type of ``va_list`` is target specific.
8275
8276 Semantics:
8277 """"""""""
8278
8279 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8280 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8281 the next argument. For more information, see the variable argument
8282 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8283
8284 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8285 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8286 function.
8287
8288 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8289 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8290
8291 Example:
8292 """"""""
8293
8294 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8295
8296 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8297 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8298 types on any target.
8299
8300 .. _i_landingpad:
8301
8302 '``landingpad``' Instruction
8303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8304
8305 Syntax:
8306 """""""
8307
8308 ::
8309
8310       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8311       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8312
8313       <clause> := catch <type> <value>
8314       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8315
8316 Overview:
8317 """""""""
8318
8319 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8320 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8321 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8322 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8323 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8324 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8325
8326 Arguments:
8327 """"""""""
8328
8329 The optional
8330 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8331
8332 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8333 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8334 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8335 clause takes an array constant as its argument. Use
8336 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8337 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8338 the ``cleanup`` flag.
8339
8340 Semantics:
8341 """"""""""
8342
8343 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8344 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8345 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8346 calling conventions, how the personality function results are
8347 represented in LLVM IR is target specific.
8348
8349 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8350 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8351 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8352 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8353 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8354 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8355 unwinding continues further up the call stack.
8356
8357 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8358
8359 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8360    of an '``invoke``' instruction.
8361 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8362    first non-PHI instruction.
8363 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8364    pad block.
8365 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8366    '``landingpad``' instruction.
8367
8368 Example:
8369 """"""""
8370
8371 .. code-block:: llvm
8372
8373       ;; A landing pad which can catch an integer.
8374       %res = landingpad { i8*, i32 }
8375                catch i8** @_ZTIi
8376       ;; A landing pad that is a cleanup.
8377       %res = landingpad { i8*, i32 }
8378                cleanup
8379       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8380       %res = landingpad { i8*, i32 }
8381                catch i8** @_ZTIi
8382                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8383
8384 .. _i_cleanuppad:
8385
8386 '``cleanuppad``' Instruction
8387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8388
8389 Syntax:
8390 """""""
8391
8392 ::
8393
8394       <resultval> = cleanuppad <resultty> [<args>*]
8395
8396 Overview:
8397 """""""""
8398
8399 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8400 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8401 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8402 transfer control to run cleanup actions.
8403 The ``args`` correspond to whatever additional
8404 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8405 execute the cleanup.
8406 The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8407
8408 Arguments:
8409 """"""""""
8410
8411 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8412 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8413
8414 Semantics:
8415 """"""""""
8416
8417 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8418 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8419 therefore the "result type" of the ``cleanuppad`` instruction. As with
8420 calling conventions, how the personality function results are
8421 represented in LLVM IR is target specific.
8422
8423 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8424 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8425 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8426
8427 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8428
8429 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8430    an exceptional instruction.
8431 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8432    first non-PHI instruction.
8433 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8434    cleanup block.
8435 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8436    '``cleanuppad``' instruction.
8437 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8438    ``catchret`` without first executing a ``cleanupret`` and a subsequent
8439    ``catchpad``.
8440 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8441    ``ret`` without first executing a ``cleanupret``.
8442
8443 Example:
8444 """"""""
8445
8446 .. code-block:: llvm
8447
8448       %res = cleanuppad { i8*, i32 } [label %nextaction]
8449
8450 .. _intrinsics:
8451
8452 Intrinsic Functions
8453 ===================
8454
8455 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8456 have well known names and semantics and are required to follow certain
8457 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8458 for the LLVM language that does not require changing all of the
8459 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8460 reader/writer, the parser, etc...).
8461
8462 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8463 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8464 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8465 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8466 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8467 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8468 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8469 are added that they be documented here.
8470
8471 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8472 represents a family of functions that perform the same operation but on
8473 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8474 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8475 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8476 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8477 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8478 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8479 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8480 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8481 argument or the result.
8482
8483 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8484 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8485 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8486 whose type is matched against another type do not. For example, the
8487 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8488 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8489 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8490 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8491 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8492 type is matched against the return type, it does not require its own
8493 name suffix.
8494
8495 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8496 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8497
8498 .. _int_varargs:
8499
8500 Variable Argument Handling Intrinsics
8501 -------------------------------------
8502
8503 Variable argument support is defined in LLVM with the
8504 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8505 functions. These functions are related to the similarly named macros
8506 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8507
8508 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8509 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8510 does not define what this type is, so all transformations should be
8511 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8512
8513 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8514 variable argument handling intrinsic functions are used.
8515
8516 .. code-block:: llvm
8517
8518     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8519     ; it is merely an i8*.
8520     %struct.va_list = type { i8* }
8521
8522     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8523     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8524
8525     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8526       ; Initialize variable argument processing
8527       %ap = alloca %struct.va_list
8528       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8529       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8530
8531       ; Read a single integer argument
8532       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8533
8534       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8535       %aq = alloca i8*
8536       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8537       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8538       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8539
8540       ; Stop processing of arguments.
8541       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8542       ret i32 %tmp
8543     }
8544
8545     declare void @llvm.va_start(i8*)
8546     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8547     declare void @llvm.va_end(i8*)
8548
8549 .. _int_va_start:
8550
8551 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8553
8554 Syntax:
8555 """""""
8556
8557 ::
8558
8559       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8560
8561 Overview:
8562 """""""""
8563
8564 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8565 subsequent use by ``va_arg``.
8566
8567 Arguments:
8568 """"""""""
8569
8570 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8571
8572 Semantics:
8573 """"""""""
8574
8575 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8576 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8577 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8578 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8579 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8580 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8581 that out.
8582
8583 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8585
8586 Syntax:
8587 """""""
8588
8589 ::
8590
8591       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8592
8593 Overview:
8594 """""""""
8595
8596 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8597 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8598
8599 Arguments:
8600 """"""""""
8601
8602 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8603
8604 Semantics:
8605 """"""""""
8606
8607 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8608 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8609 element to which the argument points. Calls to
8610 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8611 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8612 ``llvm.va_end``.
8613
8614 .. _int_va_copy:
8615
8616 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8618
8619 Syntax:
8620 """""""
8621
8622 ::
8623
8624       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8625
8626 Overview:
8627 """""""""
8628
8629 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8630 from the source argument list to the destination argument list.
8631
8632 Arguments:
8633 """"""""""
8634
8635 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8636 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8637
8638 Semantics:
8639 """"""""""
8640
8641 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8642 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8643 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8644 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8645 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8646
8647 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8648 --------------------------------------
8649
8650 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8651 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8652 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8653 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8654
8655 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8656 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8657 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8658 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8659 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8660 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8661
8662 Experimental Statepoint Intrinsics
8663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8664
8665 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8666 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8667 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8668 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8669 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8670 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8671 described in :doc:`Statepoints`.
8672
8673 .. _int_gcroot:
8674
8675 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8676 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8677
8678 Syntax:
8679 """""""
8680
8681 ::
8682
8683       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8684
8685 Overview:
8686 """""""""
8687
8688 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8689 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8690
8691 Arguments:
8692 """"""""""
8693
8694 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8695 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8696 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8697 root.
8698
8699 Semantics:
8700 """"""""""
8701
8702 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8703 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8704 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8705 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8706 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8707
8708 .. _int_gcread:
8709
8710 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8712
8713 Syntax:
8714 """""""
8715
8716 ::
8717
8718       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8719
8720 Overview:
8721 """""""""
8722
8723 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8724 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8725 barriers.
8726
8727 Arguments:
8728 """"""""""
8729
8730 The second argument is the address to read from, which should be an
8731 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8732 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8733 runtime (otherwise null).
8734
8735 Semantics:
8736 """"""""""
8737
8738 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8739 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8740 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8741 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8742 algorithm <gc>`.
8743
8744 .. _int_gcwrite:
8745
8746 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8748
8749 Syntax:
8750 """""""
8751
8752 ::
8753
8754       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8755
8756 Overview:
8757 """""""""
8758
8759 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8760 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8761 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8762
8763 Arguments:
8764 """"""""""
8765
8766 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8767 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8768 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8769 object, Obj may be null.
8770
8771 Semantics:
8772 """"""""""
8773
8774 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8775 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8776 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8777 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8778 algorithm <gc>`.
8779
8780 Code Generator Intrinsics
8781 -------------------------
8782
8783 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8784 may only be implemented with code generator support.
8785
8786 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8788
8789 Syntax:
8790 """""""
8791
8792 ::
8793
8794       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8795
8796 Overview:
8797 """""""""
8798
8799 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8800 target-specific value indicating the return address of the current
8801 function or one of its callers.
8802
8803 Arguments:
8804 """"""""""
8805
8806 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8807 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8808 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8809 value.
8810
8811 Semantics:
8812 """"""""""
8813
8814 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8815 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8816 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8817 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8818 used for debugging purposes.
8819
8820 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8821 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8822 of the obvious source-language caller.
8823
8824 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8826
8827 Syntax:
8828 """""""
8829
8830 ::
8831
8832       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8833
8834 Overview:
8835 """""""""
8836
8837 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8838 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8839
8840 Arguments:
8841 """"""""""
8842
8843 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8844 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8845 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8846 value.
8847
8848 Semantics:
8849 """"""""""
8850
8851 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8852 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8853 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8854 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8855 used for debugging purposes.
8856
8857 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8858 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8859 of the obvious source-language caller.
8860
8861 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8863
8864 Syntax:
8865 """""""
8866
8867 ::
8868
8869       declare void @llvm.localescape(...)
8870       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8871
8872 Overview:
8873 """""""""
8874
8875 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8876 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8877 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8878 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8879
8880 Arguments:
8881 """"""""""
8882
8883 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8884 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8885 once, and it can only do so from the entry block.
8886
8887 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8888 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8889 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8890 other modules.
8891
8892 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8893 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8894 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8895 pointer in platform-specific ways.
8896
8897 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8898 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8899
8900 Semantics:
8901 """"""""""
8902
8903 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8904 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8905 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8906 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8907 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8908 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8909 '``llvm.localrecover``'.
8910
8911 .. _int_read_register:
8912 .. _int_write_register:
8913
8914 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8916
8917 Syntax:
8918 """""""
8919
8920 ::
8921
8922       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8923       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8924       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8925       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8926       !0 = !{!"sp\00"}
8927
8928 Overview:
8929 """""""""
8930
8931 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8932 provides access to the named register. The register must be valid on
8933 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8934 with the register being read.
8935
8936 Semantics:
8937 """"""""""
8938
8939 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8940 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8941 the current value of the register, where possible.
8942
8943 This is useful to implement named register global variables that need
8944 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8945 bare-metal programs including OS kernels.
8946
8947 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8948 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8949 allocatable registers are not supported.
8950
8951 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8952 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8953 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8954 registers.
8955
8956 .. _int_stacksave:
8957
8958 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8960
8961 Syntax:
8962 """""""
8963
8964 ::
8965
8966       declare i8* @llvm.stacksave()
8967
8968 Overview:
8969 """""""""
8970
8971 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8972 of the function stack, for use with
8973 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8974 implementing language features like scoped automatic variable sized
8975 arrays in C99.
8976
8977 Semantics:
8978 """"""""""
8979
8980 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8981 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8982 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8983 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8984 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8985 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8986 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8987
8988 .. _int_stackrestore:
8989
8990 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8992
8993 Syntax:
8994 """""""
8995
8996 ::
8997
8998       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8999
9000 Overview:
9001 """""""""
9002
9003 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9004 the function stack to the state it was in when the corresponding
9005 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9006 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9007 sized arrays in C99.
9008
9009 Semantics:
9010 """"""""""
9011
9012 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9013
9014 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9016
9017 Syntax:
9018 """""""
9019
9020 ::
9021
9022       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9023
9024 Overview:
9025 """""""""
9026
9027 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9028 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9029 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9030 its performance characteristics.
9031
9032 Arguments:
9033 """"""""""
9034
9035 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9036 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9037 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9038 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9039 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9040 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9041 arguments must be constant integers.
9042
9043 Semantics:
9044 """"""""""
9045
9046 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9047 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9048 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9049 the processor cache for better performance.
9050
9051 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9053
9054 Syntax:
9055 """""""
9056
9057 ::
9058
9059       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9060
9061 Overview:
9062 """""""""
9063
9064 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9065 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9066 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9067 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9068 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9069 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9070 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9071 allow correlations of simulation runs.
9072
9073 Arguments:
9074 """"""""""
9075
9076 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9077
9078 Semantics:
9079 """"""""""
9080
9081 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9082 that do not support this intrinsic may ignore it.
9083
9084 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9086
9087 Syntax:
9088 """""""
9089
9090 ::
9091
9092       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9093
9094 Overview:
9095 """""""""
9096
9097 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9098 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9099 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9100 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9101 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9102 timings.
9103
9104 Semantics:
9105 """"""""""
9106
9107 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9108 memory. Implementations are allowed to either return a application
9109 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9110 is lowered to a constant 0.
9111
9112 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9113 running at and the host platform.
9114
9115 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117
9118 Syntax:
9119 """""""
9120
9121 ::
9122
9123       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9124
9125 Overview:
9126 """""""""
9127
9128 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9129 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9130 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9131 flushes the instruction cache.
9132
9133 Semantics:
9134 """"""""""
9135
9136 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9137 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9138 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9139 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9140 privileges.
9141
9142 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9143 time library.
9144
9145 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9146 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9147
9148 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9150
9151 Syntax:
9152 """""""
9153
9154 ::
9155
9156       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9157                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9158
9159 Overview:
9160 """""""""
9161
9162 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9163 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9164 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9165 program at runtime.
9166
9167 Arguments:
9168 """"""""""
9169
9170 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9171 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9172 (mangled) function name for a set of counters.
9173
9174 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9175 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9176 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9177 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9178 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9179
9180 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9181 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9182
9183 Semantics:
9184 """"""""""
9185
9186 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9187 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9188 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9189 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9190 the ``llvm-profdata`` tool.
9191
9192 Standard C Library Intrinsics
9193 -----------------------------
9194
9195 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9196 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9197 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9198 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9199
9200 .. _int_memcpy:
9201
9202 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9203 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9204
9205 Syntax:
9206 """""""
9207
9208 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9209 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9210 support all bit widths however.
9211
9212 ::
9213
9214       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9215                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9216       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9217                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9218
9219 Overview:
9220 """""""""
9221
9222 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9223 source location to the destination location.
9224
9225 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9226 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9227 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9228
9229 Arguments:
9230 """"""""""
9231
9232 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9233 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9234 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9235 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9236 boolean indicating a volatile access.
9237
9238 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9239 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9240 are aligned to that boundary.
9241
9242 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9243 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9244 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9245
9246 Semantics:
9247 """"""""""
9248
9249 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9250 source location to the destination location, which are not allowed to
9251 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9252 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9253 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9254
9255 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9257
9258 Syntax:
9259 """""""
9260
9261 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9262 bit width and for different address space. Not all targets support all
9263 bit widths however.
9264
9265 ::
9266
9267       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9268                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9269       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9270                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9271
9272 Overview:
9273 """""""""
9274
9275 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9276 source location to the destination location. It is similar to the
9277 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9278 overlap.
9279
9280 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9281 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9282 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9283
9284 Arguments:
9285 """"""""""
9286
9287 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9288 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9289 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9290 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9291 boolean indicating a volatile access.
9292
9293 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9294 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9295 aligned to that boundary.
9296
9297 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9298 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9299 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9300
9301 Semantics:
9302 """"""""""
9303
9304 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9305 source location to the destination location, which may overlap. It
9306 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9307 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9308 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9309
9310 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9312
9313 Syntax:
9314 """""""
9315
9316 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9317 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9318 support all bit widths.
9319
9320 ::
9321
9322       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9323                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9324       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9325                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9326
9327 Overview:
9328 """""""""
9329
9330 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9331 particular byte value.
9332
9333 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9334 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9335 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9336
9337 Arguments:
9338 """"""""""
9339
9340 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9341 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9342 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9343 argument is the known alignment of the destination location.
9344
9345 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9346 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9347 that boundary.
9348
9349 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9350 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9351 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9352
9353 Semantics:
9354 """"""""""
9355
9356 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9357 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9358 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9359 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9360
9361 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9363
9364 Syntax:
9365 """""""
9366
9367 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9368 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9369 all types however.
9370
9371 ::
9372
9373       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9374       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9375       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9376       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9377       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9378
9379 Overview:
9380 """""""""
9381
9382 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9383 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9384 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9385 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9386 because there is no need to worry about errno being set).
9387 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9388
9389 Arguments:
9390 """"""""""
9391
9392 The argument and return value are floating point numbers of the same
9393 type.
9394
9395 Semantics:
9396 """"""""""
9397
9398 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9399 nonnegative floating point number.
9400
9401 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9403
9404 Syntax:
9405 """""""
9406
9407 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9408 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9409 all types however.
9410
9411 ::
9412
9413       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9414       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9415       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9416       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9417       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9418
9419 Overview:
9420 """""""""
9421
9422 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9423 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9424 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9425 used, the second argument remains a scalar integer value.
9426
9427 Arguments:
9428 """"""""""
9429
9430 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9431 raise to that power.
9432
9433 Semantics:
9434 """"""""""
9435
9436 This function returns the first value raised to the second power with an
9437 unspecified sequence of rounding operations.
9438
9439 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9441
9442 Syntax:
9443 """""""
9444
9445 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9446 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9447 all types however.
9448
9449 ::
9450
9451       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9452       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9453       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9454       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9455       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9456
9457 Overview:
9458 """""""""
9459
9460 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9461
9462 Arguments:
9463 """"""""""
9464
9465 The argument and return value are floating point numbers of the same
9466 type.
9467
9468 Semantics:
9469 """"""""""
9470
9471 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9472 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9473 conditions in the same way.
9474
9475 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9477
9478 Syntax:
9479 """""""
9480
9481 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9482 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9483 all types however.
9484
9485 ::
9486
9487       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9488       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9489       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9490       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9491       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9492
9493 Overview:
9494 """""""""
9495
9496 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9497
9498 Arguments:
9499 """"""""""
9500
9501 The argument and return value are floating point numbers of the same
9502 type.
9503
9504 Semantics:
9505 """"""""""
9506
9507 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9508 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9509 conditions in the same way.
9510
9511 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9513
9514 Syntax:
9515 """""""
9516
9517 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9518 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9519 all types however.
9520
9521 ::
9522
9523       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9524       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9525       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9526       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9527       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9528
9529 Overview:
9530 """""""""
9531
9532 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9533 specified (positive or negative) power.
9534
9535 Arguments:
9536 """"""""""
9537
9538 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9539 to raise to that power.
9540
9541 Semantics:
9542 """"""""""
9543
9544 This function returns the first value raised to the second power,
9545 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9546 handles error conditions in the same way.
9547
9548 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9550
9551 Syntax:
9552 """""""
9553
9554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9555 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9556 all types however.
9557
9558 ::
9559
9560       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9561       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9562       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9563       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9564       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9565
9566 Overview:
9567 """""""""
9568
9569 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9570
9571 Arguments:
9572 """"""""""
9573
9574 The argument and return value are floating point numbers of the same
9575 type.
9576
9577 Semantics:
9578 """"""""""
9579
9580 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9581 would, and handles error conditions in the same way.
9582
9583 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9585
9586 Syntax:
9587 """""""
9588
9589 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9590 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9591 all types however.
9592
9593 ::
9594
9595       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9596       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9597       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9598       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9599       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9600
9601 Overview:
9602 """""""""
9603
9604 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9605
9606 Arguments:
9607 """"""""""
9608
9609 The argument and return value are floating point numbers of the same
9610 type.
9611
9612 Semantics:
9613 """"""""""
9614
9615 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9616 would, and handles error conditions in the same way.
9617
9618 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9620
9621 Syntax:
9622 """""""
9623
9624 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9625 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9626 all types however.
9627
9628 ::
9629
9630       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9631       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9632       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9633       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9634       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9635
9636 Overview:
9637 """""""""
9638
9639 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9640
9641 Arguments:
9642 """"""""""
9643
9644 The argument and return value are floating point numbers of the same
9645 type.
9646
9647 Semantics:
9648 """"""""""
9649
9650 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9651 would, and handles error conditions in the same way.
9652
9653 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9655
9656 Syntax:
9657 """""""
9658
9659 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9660 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9661 all types however.
9662
9663 ::
9664
9665       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9666       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9667       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9668       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9669       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9670
9671 Overview:
9672 """""""""
9673
9674 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9675
9676 Arguments:
9677 """"""""""
9678
9679 The argument and return value are floating point numbers of the same
9680 type.
9681
9682 Semantics:
9683 """"""""""
9684
9685 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9686 would, and handles error conditions in the same way.
9687
9688 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9690
9691 Syntax:
9692 """""""
9693
9694 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9695 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9696 all types however.
9697
9698 ::
9699
9700       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9701       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9702       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9703       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9704       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9705
9706 Overview:
9707 """""""""
9708
9709 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9710
9711 Arguments:
9712 """"""""""
9713
9714 The argument and return value are floating point numbers of the same
9715 type.
9716
9717 Semantics:
9718 """"""""""
9719
9720 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9721 would, and handles error conditions in the same way.
9722
9723 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9725
9726 Syntax:
9727 """""""
9728
9729 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9730 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9731 all types however.
9732
9733 ::
9734
9735       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9736       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9737       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9738       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9739       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9740
9741 Overview:
9742 """""""""
9743
9744 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9745 operation.
9746
9747 Arguments:
9748 """"""""""
9749
9750 The argument and return value are floating point numbers of the same
9751 type.
9752
9753 Semantics:
9754 """"""""""
9755
9756 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9757 would, and does not set errno.
9758
9759 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9761
9762 Syntax:
9763 """""""
9764
9765 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9766 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9767 all types however.
9768
9769 ::
9770
9771       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9772       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9773       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9774       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9775       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9776
9777 Overview:
9778 """""""""
9779
9780 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9781 operand.
9782
9783 Arguments:
9784 """"""""""
9785
9786 The argument and return value are floating point numbers of the same
9787 type.
9788
9789 Semantics:
9790 """"""""""
9791
9792 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9793 would, and handles error conditions in the same way.
9794
9795 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9797
9798 Syntax:
9799 """""""
9800
9801 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9802 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9803 all types however.
9804
9805 ::
9806
9807       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9808       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9809       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9810       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9811       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9812
9813 Overview:
9814 """""""""
9815
9816 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9817 arguments.
9818
9819
9820 Arguments:
9821 """"""""""
9822
9823 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9824 type.
9825
9826 Semantics:
9827 """"""""""
9828
9829 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9830 fmin.
9831
9832 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9833 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9834 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9835 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9836
9837 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9839
9840 Syntax:
9841 """""""
9842
9843 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9844 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9845 all types however.
9846
9847 ::
9848
9849       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9850       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9851       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9852       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9853       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9854
9855 Overview:
9856 """""""""
9857
9858 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9859 arguments.
9860
9861
9862 Arguments:
9863 """"""""""
9864
9865 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9866 type.
9867
9868 Semantics:
9869 """"""""""
9870 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9871 fmax.
9872
9873 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9874 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9875 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9876 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9877
9878 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9880
9881 Syntax:
9882 """""""
9883
9884 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9885 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9886 all types however.
9887
9888 ::
9889
9890       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9891       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9892       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9893       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9894       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9895
9896 Overview:
9897 """""""""
9898
9899 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9900 first operand and the sign of the second operand.
9901
9902 Arguments:
9903 """"""""""
9904
9905 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9906 type.
9907
9908 Semantics:
9909 """"""""""
9910
9911 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9912 functions would, and handles error conditions in the same way.
9913
9914 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9916
9917 Syntax:
9918 """""""
9919
9920 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9921 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9922 all types however.
9923
9924 ::
9925
9926       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9927       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9928       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9929       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9930       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9931
9932 Overview:
9933 """""""""
9934
9935 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9936
9937 Arguments:
9938 """"""""""
9939
9940 The argument and return value are floating point numbers of the same
9941 type.
9942
9943 Semantics:
9944 """"""""""
9945
9946 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9947 would, and handles error conditions in the same way.
9948
9949 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9951
9952 Syntax:
9953 """""""
9954
9955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9956 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9957 all types however.
9958
9959 ::
9960
9961       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9962       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9963       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9964       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9965       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9966
9967 Overview:
9968 """""""""
9969
9970 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9971
9972 Arguments:
9973 """"""""""
9974
9975 The argument and return value are floating point numbers of the same
9976 type.
9977
9978 Semantics:
9979 """"""""""
9980
9981 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9982 would, and handles error conditions in the same way.
9983
9984 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9986
9987 Syntax:
9988 """""""
9989
9990 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9991 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9992 all types however.
9993
9994 ::
9995
9996       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9997       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9998       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9999       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10000       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10001
10002 Overview:
10003 """""""""
10004
10005 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10006 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10007
10008 Arguments:
10009 """"""""""
10010
10011 The argument and return value are floating point numbers of the same
10012 type.
10013
10014 Semantics:
10015 """"""""""
10016
10017 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10018 would, and handles error conditions in the same way.
10019
10020 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10022
10023 Syntax:
10024 """""""
10025
10026 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10027 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10028 all types however.
10029
10030 ::
10031
10032       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10033       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10034       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10035       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10036       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10037
10038 Overview:
10039 """""""""
10040
10041 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10042 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10043 operand isn't an integer.
10044
10045 Arguments:
10046 """"""""""
10047
10048 The argument and return value are floating point numbers of the same
10049 type.
10050
10051 Semantics:
10052 """"""""""
10053
10054 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10055 would, and handles error conditions in the same way.
10056
10057 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10058 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10059
10060 Syntax:
10061 """""""
10062
10063 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10064 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10065 all types however.
10066
10067 ::
10068
10069       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10070       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10071       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10072       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10073       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10074
10075 Overview:
10076 """""""""
10077
10078 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10079 nearest integer.
10080
10081 Arguments:
10082 """"""""""
10083
10084 The argument and return value are floating point numbers of the same
10085 type.
10086
10087 Semantics:
10088 """"""""""
10089
10090 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10091 functions would, and handles error conditions in the same way.
10092
10093 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10095
10096 Syntax:
10097 """""""
10098
10099 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10100 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10101 all types however.
10102
10103 ::
10104
10105       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10106       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10107       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10108       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10109       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10110
10111 Overview:
10112 """""""""
10113
10114 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10115 nearest integer.
10116
10117 Arguments:
10118 """"""""""
10119
10120 The argument and return value are floating point numbers of the same
10121 type.
10122
10123 Semantics:
10124 """"""""""
10125
10126 This function returns the same values as the libm ``round``
10127 functions would, and handles error conditions in the same way.
10128
10129 Bit Manipulation Intrinsics
10130 ---------------------------
10131
10132 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10133 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10134
10135 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10137
10138 Syntax:
10139 """""""
10140
10141 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10142 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10143
10144 ::
10145
10146       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10147       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10148       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10149
10150 Overview:
10151 """""""""
10152
10153 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10154 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10155 These are useful for performing operations on data that is not in the
10156 target's native byte order.
10157
10158 Semantics:
10159 """"""""""
10160
10161 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10162 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10163 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10164 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10165 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10166 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10167 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10168 respectively).
10169
10170 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10172
10173 Syntax:
10174 """""""
10175
10176 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10177 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10178 support all bit widths or vector types, however.
10179
10180 ::
10181
10182       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10183       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10184       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10185       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10186       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10187       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10188
10189 Overview:
10190 """""""""
10191
10192 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10193 in a value.
10194
10195 Arguments:
10196 """"""""""
10197
10198 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10199 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10200 match the argument type.
10201
10202 Semantics:
10203 """"""""""
10204
10205 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10206 each element of a vector.
10207
10208 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10210
10211 Syntax:
10212 """""""
10213
10214 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10215 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10216 targets support all bit widths or vector types, however.
10217
10218 ::
10219
10220       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10221       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10222       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10223       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10224       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10225       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10226
10227 Overview:
10228 """""""""
10229
10230 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10231 leading zeros in a variable.
10232
10233 Arguments:
10234 """"""""""
10235
10236 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10237 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10238 type must match the first argument type.
10239
10240 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10241 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10242 defined result. Historically some architectures did not provide a
10243 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10244 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10245
10246 Semantics:
10247 """"""""""
10248
10249 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10250 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10251 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10252 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10253 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10254
10255 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10257
10258 Syntax:
10259 """""""
10260
10261 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10262 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10263 support all bit widths or vector types, however.
10264
10265 ::
10266
10267       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10268       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10269       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10270       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10271       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10272       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10273
10274 Overview:
10275 """""""""
10276
10277 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10278 trailing zeros.
10279
10280 Arguments:
10281 """"""""""
10282
10283 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10284 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10285 type must match the first argument type.
10286
10287 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10288 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10289 defined result. Historically some architectures did not provide a
10290 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10291 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10292
10293 Semantics:
10294 """"""""""
10295
10296 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10297 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10298 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10299 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10300 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10301
10302 .. _int_overflow:
10303
10304 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10305 -----------------------------------
10306
10307 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10308
10309 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10311
10312 Syntax:
10313 """""""
10314
10315 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10316 on any integer bit width.
10317
10318 ::
10319
10320       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10321       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10322       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10323
10324 Overview:
10325 """""""""
10326
10327 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10328 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10329 occurred during the signed summation.
10330
10331 Arguments:
10332 """"""""""
10333
10334 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10335 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10336 bit width. The second element of the result structure must be of type
10337 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10338 addition.
10339
10340 Semantics:
10341 """"""""""
10342
10343 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10344 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10345 first element of which is the signed summation, and the second element
10346 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10347 overflow.
10348
10349 Examples:
10350 """""""""
10351
10352 .. code-block:: llvm
10353
10354       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10355       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10356       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10357       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10358
10359 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10360 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10361
10362 Syntax:
10363 """""""
10364
10365 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10366 on any integer bit width.
10367
10368 ::
10369
10370       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10371       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10372       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10373
10374 Overview:
10375 """""""""
10376
10377 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10378 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10379 occurred during the unsigned summation.
10380
10381 Arguments:
10382 """"""""""
10383
10384 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10385 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10386 bit width. The second element of the result structure must be of type
10387 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10388 addition.
10389
10390 Semantics:
10391 """"""""""
10392
10393 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10394 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10395 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10396 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10397
10398 Examples:
10399 """""""""
10400
10401 .. code-block:: llvm
10402
10403       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10404       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10405       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10406       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10407
10408 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10410
10411 Syntax:
10412 """""""
10413
10414 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10415 on any integer bit width.
10416
10417 ::
10418
10419       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10420       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10421       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10422
10423 Overview:
10424 """""""""
10425
10426 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10427 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10428 overflow occurred during the signed subtraction.
10429
10430 Arguments:
10431 """"""""""
10432
10433 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10434 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10435 bit width. The second element of the result structure must be of type
10436 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10437 subtraction.
10438
10439 Semantics:
10440 """"""""""
10441
10442 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10443 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10444 first element of which is the subtraction, and the second element of
10445 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10446 overflow.
10447
10448 Examples:
10449 """""""""
10450
10451 .. code-block:: llvm
10452
10453       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10454       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10455       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10456       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10457
10458 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10460
10461 Syntax:
10462 """""""
10463
10464 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10465 on any integer bit width.
10466
10467 ::
10468
10469       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10470       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10471       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10472
10473 Overview:
10474 """""""""
10475
10476 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10477 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10478 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10479
10480 Arguments:
10481 """"""""""
10482
10483 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10484 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10485 bit width. The second element of the result structure must be of type
10486 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10487 subtraction.
10488
10489 Semantics:
10490 """"""""""
10491
10492 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10493 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10494 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10495 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10496 overflow.
10497
10498 Examples:
10499 """""""""
10500
10501 .. code-block:: llvm
10502
10503       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10504       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10505       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10506       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10507
10508 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10509 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10510
10511 Syntax:
10512 """""""
10513
10514 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10515 on any integer bit width.
10516
10517 ::
10518
10519       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10520       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10521       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10522
10523 Overview:
10524 """""""""
10525
10526 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10527 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10528 overflow occurred during the signed multiplication.
10529
10530 Arguments:
10531 """"""""""
10532
10533 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10534 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10535 bit width. The second element of the result structure must be of type
10536 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10537 multiplication.
10538
10539 Semantics:
10540 """"""""""
10541
10542 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10543 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10544 the first element of which is the multiplication, and the second element
10545 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10546 overflow.
10547
10548 Examples:
10549 """""""""
10550
10551 .. code-block:: llvm
10552
10553       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10554       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10555       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10556       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10557
10558 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10560
10561 Syntax:
10562 """""""
10563
10564 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10565 on any integer bit width.
10566
10567 ::
10568
10569       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10570       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10571       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10572
10573 Overview:
10574 """""""""
10575
10576 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10577 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10578 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10579
10580 Arguments:
10581 """"""""""
10582
10583 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10584 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10585 bit width. The second element of the result structure must be of type
10586 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10587 multiplication.
10588
10589 Semantics:
10590 """"""""""
10591
10592 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10593 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10594 the first element of which is the multiplication, and the second
10595 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10596 resulted in an overflow.
10597
10598 Examples:
10599 """""""""
10600
10601 .. code-block:: llvm
10602
10603       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10604       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10605       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10606       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10607
10608 Specialised Arithmetic Intrinsics
10609 ---------------------------------
10610
10611 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10613
10614 Syntax:
10615 """""""
10616
10617 ::
10618
10619       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10620       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10621
10622 Overview:
10623 """""""""
10624
10625 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10626 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10627 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10628 defined by IEEE-754-2008 to be:
10629
10630 ::
10631
10632       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10633       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10634       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10635
10636 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10637 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10638 according to section 6.2.
10639
10640 Examples of non-canonical encodings:
10641
10642 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10643   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10644 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10645   encodings.
10646 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10647   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10648   a zero of the same sign by this operation.
10649
10650 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10651 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10652 quiet NaN result.
10653
10654 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10655 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10656 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10657 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10658
10659 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10660
10661 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10662 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10663   to ``(x == y)``
10664
10665 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10666 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10667
10668 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10669 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10670 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10671 usual methods.
10672
10673 The canonicalization operation may be optimized away if:
10674
10675 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10676   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10677 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10678   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10679
10680 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10682
10683 Syntax:
10684 """""""
10685
10686 ::
10687
10688       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10689       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10690
10691 Overview:
10692 """""""""
10693
10694 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10695 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10696 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10697 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10698 and add instructions.
10699
10700 Arguments:
10701 """"""""""
10702
10703 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10704 multiplicands, a and b, and an addend c.
10705
10706 Semantics:
10707 """"""""""
10708
10709 The expression:
10710
10711 ::
10712
10713       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10714
10715 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10716 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10717 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10718 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10719 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10720 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10721
10722 Examples:
10723 """""""""
10724
10725 .. code-block:: llvm
10726
10727       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10728
10729
10730 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10732
10733 Syntax:
10734 """""""
10735 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10736
10737 .. code-block:: llvm
10738
10739       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10740
10741
10742 Overview:
10743 """""""""
10744
10745 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10746 treating them both as unsigned integers.
10747
10748 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10749 treating them both as signed integers.
10750
10751 .. note::
10752
10753     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10754     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10755     recommended for users to create them manually.
10756
10757 Arguments:
10758 """"""""""
10759
10760 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10761
10762 Semantics:
10763 """"""""""
10764
10765 The expression::
10766
10767     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10768
10769 is equivalent to::
10770
10771     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10772     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10773     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10774     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10775
10776 Similarly the expression::
10777
10778     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10779
10780 is equivalent to::
10781
10782     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10783     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10784     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10785     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10786
10787
10788 Half Precision Floating Point Intrinsics
10789 ----------------------------------------
10790
10791 For most target platforms, half precision floating point is a
10792 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10793 but does not support computation in the format.
10794
10795 This means that code must first load the half-precision floating point
10796 value as an i16, then convert it to float with
10797 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10798 then be performed on the float value (including extending to double
10799 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10800 if needed, then converted to i16 with
10801 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10802 i16 value.
10803
10804 .. _int_convert_to_fp16:
10805
10806 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10808
10809 Syntax:
10810 """""""
10811
10812 ::
10813
10814       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10815       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10816
10817 Overview:
10818 """""""""
10819
10820 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10821 conventional floating point type to half precision floating point format.
10822
10823 Arguments:
10824 """"""""""
10825
10826 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10827 converted.
10828
10829 Semantics:
10830 """"""""""
10831
10832 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10833 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10834 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10835
10836 Examples:
10837 """""""""
10838
10839 .. code-block:: llvm
10840
10841       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10842       store i16 %res, i16* @x, align 2
10843
10844 .. _int_convert_from_fp16:
10845
10846 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10847 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10848
10849 Syntax:
10850 """""""
10851
10852 ::
10853
10854       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10855       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10856
10857 Overview:
10858 """""""""
10859
10860 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10861 conversion from half precision floating point format to single precision
10862 floating point format.
10863
10864 Arguments:
10865 """"""""""
10866
10867 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10868 converted.
10869
10870 Semantics:
10871 """"""""""
10872
10873 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10874 conversion from half single precision floating point format to single
10875 precision floating point format. The input half-float value is
10876 represented by an ``i16`` value.
10877
10878 Examples:
10879 """""""""
10880
10881 .. code-block:: llvm
10882
10883       %a = load i16, i16* @x, align 2
10884       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10885
10886 .. _dbg_intrinsics:
10887
10888 Debugger Intrinsics
10889 -------------------
10890
10891 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10892 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10893 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10894 document.
10895
10896 Exception Handling Intrinsics
10897 -----------------------------
10898
10899 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10900 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10901 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10902
10903 .. _int_trampoline:
10904
10905 Trampoline Intrinsics
10906 ---------------------
10907
10908 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10909 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10910 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10911 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10912 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10913 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10914 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10915 extension.
10916
10917 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10918 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10919 It can be created as follows:
10920
10921 .. code-block:: llvm
10922
10923       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10924       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10925       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10926       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10927       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10928
10929 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10930 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10931
10932 .. _int_it:
10933
10934 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10936
10937 Syntax:
10938 """""""
10939
10940 ::
10941
10942       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10943
10944 Overview:
10945 """""""""
10946
10947 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10948 turning it into a trampoline.
10949
10950 Arguments:
10951 """"""""""
10952
10953 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10954 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10955 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10956 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10957 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10958 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10959 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10960 bitcast to an ``i8*``.
10961
10962 Semantics:
10963 """"""""""
10964
10965 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10966 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10967 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10968 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10969 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10970 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10971 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10972 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10973 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10974 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10975 modified, then the effect of any later call to the returned function
10976 pointer is undefined.
10977
10978 .. _int_at:
10979
10980 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10981 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10982
10983 Syntax:
10984 """""""
10985
10986 ::
10987
10988       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10989
10990 Overview:
10991 """""""""
10992
10993 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10994 a trampoline (passed as ``tramp``).
10995
10996 Arguments:
10997 """"""""""
10998
10999 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11000 code filled in by a previous call to
11001 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11002
11003 Semantics:
11004 """"""""""
11005
11006 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11007 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11008 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11009 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11010 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11011
11012 .. _int_mload_mstore:
11013
11014 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11015 ---------------------------------------
11016
11017 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.
11018
11019 .. _int_mload:
11020
11021 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11023
11024 Syntax:
11025 """""""
11026 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11027
11028 ::
11029
11030       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11031       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11032
11033 Overview:
11034 """""""""
11035
11036 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.
11037
11038
11039 Arguments:
11040 """"""""""
11041
11042 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.
11043
11044
11045 Semantics:
11046 """"""""""
11047
11048 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.
11049 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.
11050
11051
11052 ::
11053
11054        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11055
11056        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11057        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11058        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11059
11060 .. _int_mstore:
11061
11062 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11064
11065 Syntax:
11066 """""""
11067 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11068
11069 ::
11070
11071        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11072        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11073
11074 Overview:
11075 """""""""
11076
11077 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.
11078
11079 Arguments:
11080 """"""""""
11081
11082 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.
11083
11084
11085 Semantics:
11086 """"""""""
11087
11088 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.
11089 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.
11090
11091 ::
11092
11093        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11094
11095        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11096        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11097        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11098        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11099
11100
11101 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11102 -------------------------------------------
11103
11104 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.
11105
11106 .. _int_mgather:
11107
11108 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11110
11111 Syntax:
11112 """""""
11113 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.
11114
11115 ::
11116
11117       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11118       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11119
11120 Overview:
11121 """""""""
11122
11123 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.
11124
11125
11126 Arguments:
11127 """"""""""
11128
11129 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.
11130
11131
11132 Semantics:
11133 """"""""""
11134
11135 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.
11136 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.
11137
11138
11139 ::
11140
11141        %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>)
11142
11143        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11144        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11145        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11146        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11147        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11148
11149        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11150        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11151        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11152        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11153
11154        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11155        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11156        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11157        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11158
11159 .. _int_mscatter:
11160
11161 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11163
11164 Syntax:
11165 """""""
11166 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.
11167
11168 ::
11169
11170        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11171        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11172
11173 Overview:
11174 """""""""
11175
11176 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.
11177
11178 Arguments:
11179 """"""""""
11180
11181 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.
11182
11183
11184 Semantics:
11185 """"""""""
11186
11187 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.
11188
11189 ::
11190
11191        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11192        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11193
11194        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11195        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11196        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11197        ..
11198        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11199        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11200        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11201        ..
11202        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11203        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11204        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11205        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11206        ..
11207        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11208
11209
11210 Memory Use Markers
11211 ------------------
11212
11213 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11214 memory objects and ranges where variables are immutable.
11215
11216 .. _int_lifestart:
11217
11218 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11220
11221 Syntax:
11222 """""""
11223
11224 ::
11225
11226       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11227
11228 Overview:
11229 """""""""
11230
11231 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11232 object's lifetime.
11233
11234 Arguments:
11235 """"""""""
11236
11237 The first argument is a constant integer representing the size of the
11238 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11239 to the object.
11240
11241 Semantics:
11242 """"""""""
11243
11244 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11245 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11246 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11247 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11248
11249 .. _int_lifeend:
11250
11251 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11253
11254 Syntax:
11255 """""""
11256
11257 ::
11258
11259       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11260
11261 Overview:
11262 """""""""
11263
11264 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11265 object's lifetime.
11266
11267 Arguments:
11268 """"""""""
11269
11270 The first argument is a constant integer representing the size of the
11271 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11272 to the object.
11273
11274 Semantics:
11275 """"""""""
11276
11277 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11278 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11279 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11280 object following this intrinsic may be removed as dead.
11281
11282 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11284
11285 Syntax:
11286 """""""
11287
11288 ::
11289
11290       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11291
11292 Overview:
11293 """""""""
11294
11295 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11296 a memory object will not change.
11297
11298 Arguments:
11299 """"""""""
11300
11301 The first argument is a constant integer representing the size of the
11302 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11303 to the object.
11304
11305 Semantics:
11306 """"""""""
11307
11308 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11309 the return value, the referenced memory location is constant and
11310 unchanging.
11311
11312 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11314
11315 Syntax:
11316 """""""
11317
11318 ::
11319
11320       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11321
11322 Overview:
11323 """""""""
11324
11325 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11326 memory object are mutable.
11327
11328 Arguments:
11329 """"""""""
11330
11331 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11332 The second argument is a constant integer representing the size of the
11333 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11334 pointer to the object.
11335
11336 Semantics:
11337 """"""""""
11338
11339 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11340
11341 General Intrinsics
11342 ------------------
11343
11344 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11345 purpose.
11346
11347 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11349
11350 Syntax:
11351 """""""
11352
11353 ::
11354
11355       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11356
11357 Overview:
11358 """""""""
11359
11360 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11361
11362 Arguments:
11363 """"""""""
11364
11365 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11366 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11367 source file name, and the last argument is the line number.
11368
11369 Semantics:
11370 """"""""""
11371
11372 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11373 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11374 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11375 ignored by code generation and optimization.
11376
11377 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11379
11380 Syntax:
11381 """""""
11382
11383 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11384 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11385 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11386 '``0``'.
11387
11388 ::
11389
11390       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11391       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11392       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11393       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11394       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11395
11396 Overview:
11397 """""""""
11398
11399 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11400
11401 Arguments:
11402 """"""""""
11403
11404 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11405 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11406 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11407 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11408
11409 Semantics:
11410 """"""""""
11411
11412 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11413 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11414 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11415 generation and optimization.
11416
11417 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11419
11420 Syntax:
11421 """""""
11422
11423 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11424 any integer bit width.
11425
11426 ::
11427
11428       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11429       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11430       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11431       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11432       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11433
11434 Overview:
11435 """""""""
11436
11437 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11438
11439 Arguments:
11440 """"""""""
11441
11442 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11443 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11444 global string which is the source file name, and the last argument is
11445 the line number. It returns the value of the first argument.
11446
11447 Semantics:
11448 """"""""""
11449
11450 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11451 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11452 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11453 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11454
11455 '``llvm.trap``' Intrinsic
11456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11457
11458 Syntax:
11459 """""""
11460
11461 ::
11462
11463       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11464
11465 Overview:
11466 """""""""
11467
11468 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11469
11470 Arguments:
11471 """"""""""
11472
11473 None.
11474
11475 Semantics:
11476 """"""""""
11477
11478 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11479 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11480 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11481
11482 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11484
11485 Syntax:
11486 """""""
11487
11488 ::
11489
11490       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11491
11492 Overview:
11493 """""""""
11494
11495 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11496
11497 Arguments:
11498 """"""""""
11499
11500 None.
11501
11502 Semantics:
11503 """"""""""
11504
11505 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11506 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11507 debugger.
11508
11509 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11511
11512 Syntax:
11513 """""""
11514
11515 ::
11516
11517       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11518
11519 Overview:
11520 """""""""
11521
11522 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11523 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11524 is placed on the stack before local variables.
11525
11526 Arguments:
11527 """"""""""
11528
11529 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11530 The first argument is the value loaded from the stack guard
11531 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11532 enough space to hold the value of the guard.
11533
11534 Semantics:
11535 """"""""""
11536
11537 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11538 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11539 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11540 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11541 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11542 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11543 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11544
11545 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11547
11548 Syntax:
11549 """""""
11550
11551 ::
11552
11553       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11554
11555 Overview:
11556 """""""""
11557
11558 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11559 created stack protector and if they are not equal calls the
11560 ``__stack_chk_fail()`` function.
11561
11562 Arguments:
11563 """"""""""
11564
11565 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11566 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11567
11568 Semantics:
11569 """"""""""
11570
11571 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11572 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11573 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11574
11575 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11576 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11577 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11578 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11579 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11580 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11581 codegen after the tail call decision has occurred.
11582
11583 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11585
11586 Syntax:
11587 """""""
11588
11589 ::
11590
11591       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11592       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11593
11594 Overview:
11595 """""""""
11596
11597 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11598 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11599 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11600 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11601 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11602 other object.
11603
11604 Arguments:
11605 """"""""""
11606
11607 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11608 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11609 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11610 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11611 only accepts constants.
11612
11613 Semantics:
11614 """"""""""
11615
11616 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11617 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11618 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11619 on the ``min`` argument).
11620
11621 '``llvm.expect``' Intrinsic
11622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11623
11624 Syntax:
11625 """""""
11626
11627 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11628 integer bit width.
11629
11630 ::
11631
11632       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11633       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11634       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11635
11636 Overview:
11637 """""""""
11638
11639 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11640 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11641
11642 Arguments:
11643 """"""""""
11644
11645 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11646 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11647 constant value, variables are not allowed.
11648
11649 Semantics:
11650 """"""""""
11651
11652 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11653
11654 .. _int_assume:
11655
11656 '``llvm.assume``' Intrinsic
11657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11658
11659 Syntax:
11660 """""""
11661
11662 ::
11663
11664       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11665
11666 Overview:
11667 """""""""
11668
11669 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11670 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11671 of the code.
11672
11673 Arguments:
11674 """"""""""
11675
11676 The condition which the optimizer may assume is always true.
11677
11678 Semantics:
11679 """"""""""
11680
11681 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11682 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11683 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11684 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11685 violated during execution, the behavior is undefined.
11686
11687 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11688 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11689 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11690 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11691 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11692 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11693 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11694 optimizer.
11695
11696 .. _bitset.test:
11697
11698 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11700
11701 Syntax:
11702 """""""
11703
11704 ::
11705
11706       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11707
11708
11709 Arguments:
11710 """"""""""
11711
11712 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11713 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11714
11715 Overview:
11716 """""""""
11717
11718 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11719 member of the given bitset.
11720
11721 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11723
11724 Syntax:
11725 """""""
11726
11727 ::
11728
11729       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11730
11731 Overview:
11732 """""""""
11733
11734 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11735 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11736 with an invoke instruction.
11737
11738 Arguments:
11739 """"""""""
11740
11741 None.
11742
11743 Semantics:
11744 """"""""""
11745
11746 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11747 by codegen.
11748
11749 Stack Map Intrinsics
11750 --------------------
11751
11752 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11753 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11754 are described in :doc:`StackMaps`.