650d18b9ba464e5866e13d36cc2124c84f774d94
[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 into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253 ``extern_weak``
254     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
255     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
256     instead of being an undefined reference.
257 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
258     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
259     functions with different semantics. Other languages, such as
260     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
261     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
262     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
263     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
264     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
265 ``external``
266     If none of the above identifiers are used, the global is externally
267     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
268     resolve external symbol references.
269
270 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
271 other than ``external`` or ``extern_weak``.
272
273 .. _callingconv:
274
275 Calling Conventions
276 -------------------
277
278 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
279 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
280 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
281 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
282 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
283 added in the future:
284
285 "``ccc``" - The C calling convention
286     This calling convention (the default if no other calling convention
287     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
288     convention supports varargs function calls and tolerates some
289     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
290     the function (as does normal C).
291 "``fastcc``" - The fast calling convention
292     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
293     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
294     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
295     code for the target, without having to conform to an externally
296     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
297     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
298     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
299     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
300     match the prototype of the function definition.
301 "``coldcc``" - The cold calling convention
302     This calling convention attempts to make code in the caller as
303     efficient as possible under the assumption that the call is not
304     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
305     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
306     This calling convention does not support varargs and requires the
307     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
308     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
309     calls for inlining.
310 "``cc 10``" - GHC convention
311     This calling convention has been implemented specifically for use by
312     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
313     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
314     by disabling callee save registers. This calling convention should
315     not be used lightly but only for specific situations such as an
316     alternative to the *register pinning* performance technique often
317     used when implementing functional programming languages. At the
318     moment only X86 supports this convention and it has the following
319     limitations:
320
321     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
322        floating point types are supported.
323     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
324        floating point parameters.
325
326     This calling convention supports `tail call
327     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
328     caller and callee are using it.
329 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
330     This calling convention has been implemented specifically for use by
331     the `High-Performance Erlang
332     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
333     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
334     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
335     registers for argument passing than the ordinary C calling
336     convention and defines no callee-saved registers. The calling
337     convention properly supports `tail call
338     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
339     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
340     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
341     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
342     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
343     bit).
344 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
345     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
346     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
347     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
348     platform's customary return register.
349 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
350     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
351     sequence in place of a call site. This convention forces the call
352     arguments into registers but allows them to be dynamically
353     allocated. This can currently only be used with calls to
354     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
355     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
356 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
357     This calling convention attempts to make the code in the caller as
358     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
359     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
360     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
361     burden of saving and recovering a large register set before and after the
362     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
363     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
364     apply for values returned in callee-saved registers.
365
366     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
367       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
368       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
369
370     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
371     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
372     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
373     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
374     registers, which haven't already been saved by the caller. The
375     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
376     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
377     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
378     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
379     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
380     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
381
382     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
383     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
384     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
385     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
386     by other runtimes in the future too. The current implementation only
387     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
388     future.
389 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
390     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
391     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
392     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
393     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
394     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
395     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
396     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
397     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
398     returned in callee-saved registers.
399
400     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
401       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
402       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
403
404     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
405     that don't need to call out to any other functions.
406
407     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
408     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
409     experimental at this time.
410 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
411     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
412     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
413     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
414     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
415     sequence.
416
417     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
418     preserving as many registers as possible (all the registers that are
419     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
420
421     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
422     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
423     caller/callee-saved registers.
424
425     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
426     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
427
428     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
429       RDI and RAX.
430 "``cc <n>``" - Numbered convention
431     Any calling convention may be specified by number, allowing
432     target-specific calling conventions to be used. Target specific
433     calling conventions start at 64.
434
435 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
436 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
437 convention.
438
439 .. _visibilitystyles:
440
441 Visibility Styles
442 -----------------
443
444 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
445 styles:
446
447 "``default``" - Default style
448     On targets that use the ELF object file format, default visibility
449     means that the declaration is visible to other modules and, in
450     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
451     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
452     to other modules. Default visibility corresponds to "external
453     linkage" in the language.
454 "``hidden``" - Hidden style
455     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
456     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
457     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
458     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
459     library) can reference it directly.
460 "``protected``" - Protected style
461     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
462     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
463     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
464     cannot be overridden by another module.
465
466 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
467 visibility.
468
469 .. _dllstorageclass:
470
471 DLL Storage Classes
472 -------------------
473
474 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
475 DLL storage class:
476
477 ``dllimport``
478     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
479     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
480     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
481     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
482 ``dllexport``
483     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
484     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
485     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
486     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
487     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
488     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
489
490 .. _tls_model:
491
492 Thread Local Storage Models
493 ---------------------------
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
508
509 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
510 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
511 more information on under which circumstances the different models may
512 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
513 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
514
515 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
516 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
517
518 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
519 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
520
521 .. _namedtypes:
522
523 Structure Types
524 ---------------
525
526 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
527 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
528 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
529 to forward declare a type that is not yet available.
530
531 An example of an identified structure specification is:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     %mytype = type { %mytype*, i32 }
536
537 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
538 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
539
540 .. _globalvars:
541
542 Global Variables
543 ----------------
544
545 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
546 instead of run-time.
547
548 Global variable definitions must be initialized.
549
550 Global variables in other translation units can also be declared, in which
551 case they don't have an initializer.
552
553 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
554 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
555
556 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
557 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
558 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
559 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
560 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
561 variable.
562
563 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
564 constant, even if the final definition of the global is not. This
565 capability can be used to enable slightly better optimization of the
566 program, but requires the language definition to guarantee that
567 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
568 units that do not include the definition.
569
570 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
571 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
572 always define a pointer to their "content" type because they describe a
573 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
574 pointers.
575
576 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
577 that the address is not significant, only the content. Constants marked
578 like this can be merged with other constants if they have the same
579 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
580 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
581 whose address is significant.
582
583 A global variable may be declared to reside in a target-specific
584 numbered address space. For targets that support them, address spaces
585 may affect how optimizations are performed and/or what target
586 instructions are used to access the variable. The default address space
587 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
588
589 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
590 target supports it, it will emit globals to the section specified.
591 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
592 support.
593
594 By default, global initializers are optimized by assuming that global
595 variables defined within the module are not modified from their
596 initial values before the start of the global initializer. This is
597 true even for variables potentially accessible from outside the
598 module, including those with external linkage or appearing in
599 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
600 by marking the variable with ``externally_initialized``.
601
602 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
603 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
604 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
605 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
606 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
607 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
608 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
609 assume that the globals are densely packed in their section and try to
610 iterate over them as an array, alignment padding would break this
611 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
612
613 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
614
615 Variables and aliases can have a
616 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
617
618 Syntax::
619
620     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
621                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
622                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
623                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
624                          [, align <Alignment>]
625
626 For example, the following defines a global in a numbered address space
627 with an initializer, section, and alignment:
628
629 .. code-block:: llvm
630
631     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
632
633 The following example just declares a global variable
634
635 .. code-block:: llvm
636
637    @G = external global i32
638
639 The following example defines a thread-local global with the
640 ``initialexec`` TLS model:
641
642 .. code-block:: llvm
643
644     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
645
646 .. _functionstructure:
647
648 Functions
649 ---------
650
651 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
652 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
653 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
654 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
655 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
656 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
657 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
658 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
659 an optional section, an optional alignment,
660 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
661 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
662 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
663 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
664 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
665 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
666
667 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
668 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
669 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
670 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
671 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
672 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
673 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
674 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
675 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
676
677 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
678 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
679 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
680 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
681 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
682 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
683 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
684 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
685 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
686
687 The first basic block in a function is special in two ways: it is
688 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
689 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
690 the entry block of a function). Because the block can have no
691 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
692
693 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
694 target supports it, it will emit functions to the section specified.
695 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
696
697 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
698 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
699 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
700 is specified, the function is forced to have at least that much
701 alignment. All alignments must be a power of 2.
702
703 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
704 be significant and two identical functions can be merged.
705
706 Syntax::
707
708     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
709            [cconv] [ret attrs]
710            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
711            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
712            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
713            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
714
715 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
716 argument is of the following form:
717
718 Syntax::
719
720    <type> [parameter Attrs] [name]
721
722
723 .. _langref_aliases:
724
725 Aliases
726 -------
727
728 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
729 are just a new symbol and metadata for an existing position.
730
731 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
732 constant expression.
733
734 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
735 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
736 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
737
738 Syntax::
739
740     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
741
742 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
743 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
744 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
745
746 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
747 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
748 to the same content.
749
750 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
751 some can only be checked when producing an object file:
752
753 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
754   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
755
756 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
757   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
758   object file.
759
760 * No global value in the expression can be a declaration, since that
761   would require a relocation, which is not possible.
762
763 .. _langref_comdats:
764
765 Comdats
766 -------
767
768 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
769
770 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
771 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
772 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
773 aliasee computes to, if any.
774
775 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
776 choose between keys in two different object files.
777
778 Syntax::
779
780     $<Name> = comdat SelectionKind
781
782 The selection kind must be one of the following:
783
784 ``any``
785     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
786 ``exactmatch``
787     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
788     same data.
789 ``largest``
790     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
791 ``noduplicates``
792     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
793 ``samesize``
794     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
795     same amount of data.
796
797 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
798 ``any`` as a selection kind.
799
800 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
801 the COMDAT key's section is the largest:
802
803 .. code-block:: llvm
804
805    $foo = comdat largest
806    @foo = global i32 2, comdat($foo)
807
808    define void @bar() comdat($foo) {
809      ret void
810    }
811
812 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
813 the global name:
814
815 .. code-block:: llvm
816
817   $foo = comdat any
818   @foo = global i32 2, comdat
819
820
821 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
822 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
823 and another COMDAT section with selection kind
824 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
825 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
826
827 There are some restrictions on the properties of the global object.
828 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
829 targeting COFF.
830 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
831 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
832 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
833 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
834 if a collision occurs in the symbol table.
835
836 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
837 For example:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841    $foo = comdat any
842    $bar = comdat any
843    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
844    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
845
846 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
847 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
848 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
849 sections.
850
851 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
852 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
853 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
854 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
855 is supplied to `llc`).
856
857 .. _namedmetadatastructure:
858
859 Named Metadata
860 --------------
861
862 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
863 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
864 operands for a named metadata.
865
866 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
867    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
868    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
869    are still valid, which allows any character to be part of a name.
870
871 Syntax::
872
873     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
874     !0 = !{!"zero"}
875     !1 = !{!"one"}
876     !2 = !{!"two"}
877     ; A named metadata.
878     !name = !{!0, !1, !2}
879
880 .. _paramattrs:
881
882 Parameter Attributes
883 --------------------
884
885 The return type and each parameter of a function type may have a set of
886 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
887 used to communicate additional information about the result or
888 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
889 of the function, not of the function type, so functions with different
890 parameter attributes can have the same function type.
891
892 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
893 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
894 For example:
895
896 .. code-block:: llvm
897
898     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
899     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
900     declare signext i8 @returns_signed_char()
901
902 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
903 ``readonly``) come immediately after the argument list.
904
905 Currently, only the following parameter attributes are defined:
906
907 ``zeroext``
908     This indicates to the code generator that the parameter or return
909     value should be zero-extended to the extent required by the target's
910     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
911     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
912 ``signext``
913     This indicates to the code generator that the parameter or return
914     value should be sign-extended to the extent required by the target's
915     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
916     the callee (for a return value).
917 ``inreg``
918     This indicates that this parameter or return value should be treated
919     in a special target-dependent fashion while emitting code for
920     a function call or return (usually, by putting it in a register as
921     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
922     two different kinds of registers). Use of this attribute is
923     target-specific.
924 ``byval``
925     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
926     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
927     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
928     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
929     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
930     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
931     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
932     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
933     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
934     values.
935
936     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
937     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
938     form and the known alignment of the pointer specified to the call
939     site. If the alignment is not specified, then the code generator
940     makes a target-specific assumption.
941
942 .. _attr_inalloca:
943
944 ``inalloca``
945
946     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
947     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
948     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
949     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
950     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
951     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
952
953     An argument allocation may be used by a call at most once because
954     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
955     used in conjunction with other attributes that affect argument
956     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
957     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
958     large aggregate return values, which means that frontend authors
959     must lower them with ``sret`` pointers.
960
961     When the call site is reached, the argument allocation must have
962     been the most recent stack allocation that is still live, or the
963     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
964     space after an argument allocation and before its call site, but it
965     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
966     <int_stackrestore>`.
967
968     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
969     attribute.
970
971 ``sret``
972     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
973     structure that is the return value of the function in the source
974     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
975     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
976     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
977     the first parameter. This is not a valid attribute for return
978     values.
979
980 ``align <n>``
981     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
982     have the specified alignment.
983
984     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
985     ``byval`` attribute.
986
987 .. _noalias:
988
989 ``noalias``
990     This indicates that objects accessed via pointer values
991     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
992     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
993     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
994     also has additional semantics described below. The caller shares the
995     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
996     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
997     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
998
999     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1000     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1001
1002     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1003     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1004     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1005     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1006     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1007     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1008     storage for any other object accessible to the caller.
1009
1010 ``nocapture``
1011     This indicates that the callee does not make any copies of the
1012     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1013     attribute for return values.
1014
1015 .. _nest:
1016
1017 ``nest``
1018     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1019     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1020     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1021
1022 ``returned``
1023     This indicates that the function always returns the argument as its return
1024     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1025     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1026     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1027     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1028     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1029     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1030
1031 ``nonnull``
1032     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1033     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1034     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1035     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1036     is non-null.
1037
1038 ``dereferenceable(<n>)``
1039     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1040     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1041     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1042     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1043     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1044     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1045     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1046     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1047     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1048
1049 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1050     This indicates that the parameter or return value isn't both
1051     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1052     time. All non-null pointers tagged with
1053     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1054     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1055     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1056     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1057     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1058     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1059     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1060     pointer typed parameters.
1061
1062 .. _gc:
1063
1064 Garbage Collector Strategy Names
1065 --------------------------------
1066
1067 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1068 string:
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     define void @f() gc "name" { ... }
1073
1074 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1075 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1076 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1077 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1078 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1079 which can interoperate with a collector provided externally.
1080
1081 .. _prefixdata:
1082
1083 Prefix Data
1084 -----------
1085
1086 Prefix data is data associated with a function which the code
1087 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1088 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1089 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1090 available through the function pointer while still allowing the
1091 function pointer to be called.
1092
1093 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1094 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1095 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1096 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1097 with a single ``i32``,
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1102
1103 The prefix data can be referenced as,
1104
1105 .. code-block:: llvm
1106
1107     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1108     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1109     %b = load i32, i32* %a
1110
1111 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1112 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1113 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1114 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1115 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1116 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1117 data.
1118
1119 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1120 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1121 optimizers but will not be emitted in the object file.
1122
1123 .. _prologuedata:
1124
1125 Prologue Data
1126 -------------
1127
1128 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1129 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1130 function hot-patching and instrumentation.
1131
1132 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1133 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1134 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1135 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1136 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1137 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1138 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1139 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1140
1141 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1142 which encodes the ``nop`` instruction:
1143
1144 .. code-block:: llvm
1145
1146     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1147
1148 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1149 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1150 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1151
1152 .. code-block:: llvm
1153
1154     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1155
1156     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1157
1158 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1159 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1160 optimizers but will not be emitted in the object file.
1161
1162 .. _personalityfn:
1163
1164 Personality Function
1165 --------------------
1166
1167 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1168 to use for exception handling.
1169
1170 .. _attrgrp:
1171
1172 Attribute Groups
1173 ----------------
1174
1175 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1176 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1177 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1178 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1179 group will capture the important command line flags used to build that file.
1180
1181 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1182 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1183 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1184 different groups are merged.
1185
1186 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1187 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191    ; Target-independent attributes:
1192    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1193
1194    ; Target-dependent attributes:
1195    attributes #1 = { "no-sse" }
1196
1197    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1198    define void @f() #0 #1 { ... }
1199
1200 .. _fnattrs:
1201
1202 Function Attributes
1203 -------------------
1204
1205 Function attributes are set to communicate additional information about
1206 a function. Function attributes are considered to be part of the
1207 function, not of the function type, so functions with different function
1208 attributes can have the same function type.
1209
1210 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1211 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1212 example:
1213
1214 .. code-block:: llvm
1215
1216     define void @f() noinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline { ... }
1218     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1219     define void @f() optsize { ... }
1220
1221 ``alignstack(<n>)``
1222     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1223     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1224     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1225     parentheses.
1226 ``alwaysinline``
1227     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1228     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1229     inlining size threshold for this caller.
1230 ``builtin``
1231     This indicates that the callee function at a call site should be
1232     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1233     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1234     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1235     attribute.
1236 ``cold``
1237     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1238     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1239     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1240     weight.
1241 ``convergent``
1242     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1243     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1244     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1245     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1246 ``inaccessiblememonly``
1247     This attribute indicates that the function may only access memory that
1248     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1249     of ``readnone``.
1250 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1251     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1252     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1253     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``
1254 ``inlinehint``
1255     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1256     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1257     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1258     inliner.
1259 ``jumptable``
1260     This attribute indicates that the function should be added to a
1261     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1262     references to this function should be replaced with a reference to the
1263     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1264     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1265     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1266     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1267 ``minsize``
1268     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1269     passes make choices that keep the code size of this function as small
1270     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1271     performance in order to minimize the size of the generated code.
1272 ``naked``
1273     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1274     function. This can have very system-specific consequences.
1275 ``nobuiltin``
1276     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1277     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1278     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1279     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1280     and on function declarations and definitions.
1281 ``noduplicate``
1282     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1283     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1284     within its parent function, but may not be duplicated within
1285     its parent function.
1286
1287     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1288     be an inlining candidate, provided that the call is not
1289     duplicated by inlining. That implies that the function has
1290     internal linkage and only has one call site, so the original
1291     call is dead after inlining.
1292 ``noimplicitfloat``
1293     This attributes disables implicit floating point instructions.
1294 ``noinline``
1295     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1296     function in any situation. This attribute may not be used together
1297     with the ``alwaysinline`` attribute.
1298 ``nonlazybind``
1299     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1300     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1301     startup time if the function is not called during program startup.
1302 ``noredzone``
1303     This attribute indicates that the code generator should not use a
1304     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1305 ``noreturn``
1306     This function attribute indicates that the function never returns
1307     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1308     function ever does dynamically return.
1309 ``norecurse``
1310     This function attribute indicates that the function does not call itself
1311     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1312     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1313 ``nounwind``
1314     This function attribute indicates that the function never raises an
1315     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1316     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1317     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1318     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1319     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1320 ``optnone``
1321     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1322     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1323     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1324     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1325     attribute; this attribute is also incompatible
1326     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1327
1328     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1329     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1330     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1331     candidates for inlining into the body of this function.
1332 ``optsize``
1333     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1334     passes make choices that keep the code size of this function low,
1335     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1336     long as they do not significantly impact runtime performance.
1337 ``readnone``
1338     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1339     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1340     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1341     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1342     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1343     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1344     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1345     the ``C++`` exception throwing methods.
1346
1347     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1348     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1349     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1350 ``readonly``
1351     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1352     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1353     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1354     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1355     state that may be set in the caller. A readonly function always
1356     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1357     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1358     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1359     methods.
1360
1361     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1362     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1363     the pointer points to.
1364 ``argmemonly``
1365     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1366     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1367     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1368     function can refer to memory only using pointers based on its function
1369     arguments.
1370     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1371     in order to specify that function reads only from its arguments.
1372 ``returns_twice``
1373     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1374     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1375     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1376     functions.
1377 ``safestack``
1378     This attribute indicates that
1379     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1380     protection is enabled for this function.
1381
1382     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1383     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1384     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1385     function will have a ``safestack`` attribute.
1386 ``sanitize_address``
1387     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1388     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1389 ``sanitize_memory``
1390     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1391     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1392 ``sanitize_thread``
1393     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1394     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1395 ``ssp``
1396     This attribute indicates that the function should emit a stack
1397     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1398     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1399     return from the function to see if it has been overwritten. A
1400     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1401     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1402
1403     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1404     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1405     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1406       ``ssp-buffer-size``.
1407
1408     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1409     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1410
1411     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1412     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1413     function will have an ``ssp`` attribute.
1414 ``sspreq``
1415     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1416     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1417     attribute.
1418
1419     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1420     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1421     The specific layout rules are:
1422
1423     #. Large arrays and structures containing large arrays
1424        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1425     #. Small arrays and structures containing small arrays
1426        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1427     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1428        protector.
1429
1430     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1431     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1432     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1433     an ``sspreq`` attribute.
1434 ``sspstrong``
1435     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1436     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1437     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1438     will enable protectors for functions with:
1439
1440     - Arrays of any size and type
1441     - Aggregates containing an array of any size and type.
1442     - Calls to alloca().
1443     - Local variables that have had their address taken.
1444
1445     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1446     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1447     The specific layout rules are:
1448
1449     #. Large arrays and structures containing large arrays
1450        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1451     #. Small arrays and structures containing small arrays
1452        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1453     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1454        protector.
1455
1456     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1457
1458     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1459     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1460     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1461 ``"thunk"``
1462     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1463     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1464     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1465     match the thunk target prototype.
1466 ``uwtable``
1467     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1468     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1469     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1470     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1471     units.
1472
1473
1474 .. _opbundles:
1475
1476 Operand Bundles
1477 ---------------
1478
1479 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1480 considered experimental at this time.
1481
1482 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1483 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1484 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1485 incorrect and will change program semantics.
1486
1487 Syntax::
1488
1489     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1490     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1491     bundle operand ::= SSA value
1492     tag ::= string constant
1493
1494 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1495 given function may be called from multiple places with different kinds
1496 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1497 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1498 callee being dispatched to.
1499
1500 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1501 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1502 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1503 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1504 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1505 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1506 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1507 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1508 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1509
1510 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1511   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1512 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1513   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1514   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1515   callsite specific attributes.
1516 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1517   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1518   usual as long as they take into account the first two properties.
1519
1520 More specific types of operand bundles are described below.
1521
1522 Deoptimization Operand Bundles
1523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1524
1525 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1526 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1527 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1528 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1529 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1530 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1531 out of scope for the language reference, but it usually involves
1532 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1533
1534 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1535 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1536 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1537 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1538 operand bundles do not capture their operands except during
1539 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1540 compiled frame.
1541
1542 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1543 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1544 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1545 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1546 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1547 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1548 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1549 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1550
1551 .. code-block:: llvm
1552
1553     define void @f() {
1554       call void @x()  ;; no deopt state
1555       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1556       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1557       ret void
1558     }
1559
1560     define void @g() {
1561       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1562       ret void
1563     }
1564
1565 will result in
1566
1567 .. code-block:: llvm
1568
1569     define void @g() {
1570       call void @x()  ;; still no deopt state
1571       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1572       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1573       ret void
1574     }
1575
1576 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1577 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1578 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1579 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1580 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1581
1582 .. _ob_funclet:
1583
1584 Funclet Operand Bundles
1585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1586
1587 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1588 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1589 is within a particular funclet.  There can be at most one
1590 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1591 exactly one bundle operand.
1592
1593 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1594 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1595 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1596
1597 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1598   intrinsic, or
1599 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1600   not-yet-exited funclet EH pad.
1601
1602 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1603 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1604
1605 .. _moduleasm:
1606
1607 Module-Level Inline Assembly
1608 ----------------------------
1609
1610 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1611 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1612 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1613 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1614
1615 .. code-block:: llvm
1616
1617     module asm "inline asm code goes here"
1618     module asm "more can go here"
1619
1620 The strings can contain any character by escaping non-printable
1621 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1622 two digit hex code for the number.
1623
1624 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1625 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1626
1627 .. _langref_datalayout:
1628
1629 Data Layout
1630 -----------
1631
1632 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1633 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1634 simply:
1635
1636 .. code-block:: llvm
1637
1638     target datalayout = "layout specification"
1639
1640 The *layout specification* consists of a list of specifications
1641 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1642 with a letter and may include other information after the letter to
1643 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1644 as follows:
1645
1646 ``E``
1647     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1648     the bits with the most significance have the lowest address
1649     location.
1650 ``e``
1651     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1652     is, the bits with the least significance have the lowest address
1653     location.
1654 ``S<size>``
1655     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1656     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1657     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1658     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1659     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1660     alignment promotions.
1661 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1662     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1663     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1664     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1665     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1666     in the range [1,2^23).
1667 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1668     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1669     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1670 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1671     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1672     ``<size>``.
1673 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1674     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1675     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1676     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1677     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1678     targets.
1679 ``a:<abi>:<pref>``
1680     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1681 ``m:<mangling>``
1682     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1683     options are
1684
1685     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1686     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1687     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1688       symbols get a ``_`` prefix.
1689     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1690       functions also get a suffix based on the frame size.
1691     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1692       prefix for ``__cdecl`` functions.
1693 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1694     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1695     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1696     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1697     this set are considered to support most general arithmetic operations
1698     efficiently.
1699
1700 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1701 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1702 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1703
1704 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1705 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1706 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1707 specifications are given in this list:
1708
1709 -  ``E`` - big endian
1710 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1711 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1712    same as the default address space.
1713 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1714 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1715 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1716 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1717 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1718 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1719    alignment of 64-bits
1720 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1721 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1722 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1723 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1724 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1725 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1726 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1727
1728 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1729 following rules:
1730
1731 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1732    that specification is used.
1733 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1734    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1735    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1736    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1737    given the default specifications above, the i7 type will use the
1738    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1739    alignment of i64 (largest specified).
1740 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1741    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1742    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1743    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1744
1745 The function of the data layout string may not be what you expect.
1746 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1747 the code generator should use.
1748
1749 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1750 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1751 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1752 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1753 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1754 don't specify the string, the default specifications will be used to
1755 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1756 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1757 these default specifications.
1758
1759 .. _langref_triple:
1760
1761 Target Triple
1762 -------------
1763
1764 A module may specify a target triple string that describes the target
1765 host. The syntax for the target triple is simply:
1766
1767 .. code-block:: llvm
1768
1769     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1770
1771 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1772 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1773
1774 ::
1775
1776     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1777     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1778
1779 This information is passed along to the backend so that it generates
1780 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1781 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1782
1783 .. _pointeraliasing:
1784
1785 Pointer Aliasing Rules
1786 ----------------------
1787
1788 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1789 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1790 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1791 to the following rules:
1792
1793 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1794    value it is *based* on.
1795 -  An address of a global variable is associated with the address range
1796    of the variable's storage.
1797 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1798    address range of the allocated storage.
1799 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1800    address.
1801 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1802    a function not defined within LLVM may be associated with address
1803    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1804    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1805    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1806
1807 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1808 following rules:
1809
1810 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1811    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1812 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1813    ``bitcast``.
1814 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1815    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1816    the pointer's value.
1817 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1818
1819 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1820 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1821
1822 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1823 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1824 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1825 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1826 alignment of the store.
1827
1828 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1829 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1830 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1831 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1832 alias analysis.
1833
1834 .. _volatile:
1835
1836 Volatile Memory Accesses
1837 ------------------------
1838
1839 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1840 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1841 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1842 volatile operations or change their order of execution relative to other
1843 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1844 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1845 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1846
1847 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1848 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1849 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1850 target-legal volatile load/store instructions.
1851
1852 .. admonition:: Rationale
1853
1854  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1855  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1856  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1857  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1858  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1859  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1860  do not violate the frontend's contract with the language.
1861
1862 .. _memmodel:
1863
1864 Memory Model for Concurrent Operations
1865 --------------------------------------
1866
1867 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1868 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1869 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1870 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1871
1872 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1873
1874 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1875 that
1876
1877 -  Is a superset of single-thread program order, and
1878 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1879    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1880    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1881    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1882    Constraints <ordering>`).
1883
1884 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1885 between a thread and signals executing inside that thread.
1886
1887 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1888 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1889 (defined) write operations (store instructions, atomic
1890 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1891 section, initialized globals are considered to have a write of the
1892 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1893 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1894 may see any write to the same byte, except:
1895
1896 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1897    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1898    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1899 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1900    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1901
1902 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1903
1904 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1905    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1906    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1907    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1908    synchronization.)
1909 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1910    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1911 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1912    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1913 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1914    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1915    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1916    constraints on how the choice is made.
1917 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1918
1919 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1920 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1921 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1922 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1923 than one instruction to read the series of bytes.
1924
1925 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1926 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1927 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1928 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1929 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1930 from an address, introducing a store can change a load that may see
1931 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1932
1933 .. _ordering:
1934
1935 Atomic Memory Ordering Constraints
1936 ----------------------------------
1937
1938 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1939 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1940 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1941 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1942 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1943 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1944 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1945 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1946 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1947 differently since they don't take an address. See that instruction's
1948 documentation for details.
1949
1950 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1951 :doc:`Atomics`.
1952
1953 ``unordered``
1954     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1955     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1956     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1957     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1958     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1959     to make them atomic in any interesting way.
1960 ``monotonic``
1961     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1962     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1963     address. All modification orders must be compatible with the
1964     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1965     orders can be combined to a global total order for the whole program
1966     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1967     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1968     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1969     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1970     happens before another atomic read of the same address, the later
1971     read must see the same value or a later value in the address's
1972     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1973     stronger) operations on the same address. If an address is written
1974     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1975     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1976     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1977     ``memory_order_relaxed``.
1978 ``acquire``
1979     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1980     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1981     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1982 ``release``
1983     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1984     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1985     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1986     complete description; see the C++0x definition of a release
1987     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1988     ``memory_order_release``.
1989 ``acq_rel`` (acquire+release)
1990     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1991     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1992 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1993     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1994     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1995     writes), there is a global total order on all
1996     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1997     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1998     modification orders of all the affected addresses. Each
1999     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2000     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2001     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2002
2003 .. _singlethread:
2004
2005 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
2006 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
2007 other operations running in the same thread (for example, in signal
2008 handlers).
2009
2010 .. _fastmath:
2011
2012 Fast-Math Flags
2013 ---------------
2014
2015 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2016 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2017 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
2018 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
2019
2020 ``nnan``
2021    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2022    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2023    NaNs, but the value of the result is undefined.
2024
2025 ``ninf``
2026    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2027    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2028    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2029
2030 ``nsz``
2031    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2032    argument or result as insignificant.
2033
2034 ``arcp``
2035    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2036    argument rather than perform division.
2037
2038 ``fast``
2039    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2040    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2041    flag implies all the others.
2042
2043 .. _uselistorder:
2044
2045 Use-list Order Directives
2046 -------------------------
2047
2048 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2049 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2050 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2051 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2052
2053 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2054 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2055 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2056
2057 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2058 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2059 function's scope.
2060
2061 :Syntax:
2062
2063 ::
2064
2065     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2066     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2067
2068 :Examples:
2069
2070 ::
2071
2072     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2073     entry:
2074       ; ... instructions ...
2075     bb:
2076       ; ... instructions ...
2077
2078       ; At function scope.
2079       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2080       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2081     }
2082
2083     ; At global scope.
2084     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2085     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2086     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2087     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2088
2089 .. _typesystem:
2090
2091 Type System
2092 ===========
2093
2094 The LLVM type system is one of the most important features of the
2095 intermediate representation. Being typed enables a number of
2096 optimizations to be performed on the intermediate representation
2097 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2098 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2099 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2100 not feasible to perform on normal three address code representations.
2101
2102 .. _t_void:
2103
2104 Void Type
2105 ---------
2106
2107 :Overview:
2108
2109
2110 The void type does not represent any value and has no size.
2111
2112 :Syntax:
2113
2114
2115 ::
2116
2117       void
2118
2119
2120 .. _t_function:
2121
2122 Function Type
2123 -------------
2124
2125 :Overview:
2126
2127
2128 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2129 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2130 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2131 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2132
2133 :Syntax:
2134
2135 ::
2136
2137       <returntype> (<parameter list>)
2138
2139 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2140 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2141 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2142 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2143 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2144 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2145
2146 :Examples:
2147
2148 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2149 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2150 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2151 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2152 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2153 | ``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. |
2154 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2155 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2156 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2157
2158 .. _t_firstclass:
2159
2160 First Class Types
2161 -----------------
2162
2163 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2164 Values of these types are the only ones which can be produced by
2165 instructions.
2166
2167 .. _t_single_value:
2168
2169 Single Value Types
2170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2171
2172 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2173
2174 .. _t_integer:
2175
2176 Integer Type
2177 """"""""""""
2178
2179 :Overview:
2180
2181 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2182 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2183 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2184
2185 :Syntax:
2186
2187 ::
2188
2189       iN
2190
2191 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2192 value.
2193
2194 Examples:
2195 *********
2196
2197 +----------------+------------------------------------------------+
2198 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2199 +----------------+------------------------------------------------+
2200 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2201 +----------------+------------------------------------------------+
2202 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2203 +----------------+------------------------------------------------+
2204
2205 .. _t_floating:
2206
2207 Floating Point Types
2208 """"""""""""""""""""
2209
2210 .. list-table::
2211    :header-rows: 1
2212
2213    * - Type
2214      - Description
2215
2216    * - ``half``
2217      - 16-bit floating point value
2218
2219    * - ``float``
2220      - 32-bit floating point value
2221
2222    * - ``double``
2223      - 64-bit floating point value
2224
2225    * - ``fp128``
2226      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2227
2228    * - ``x86_fp80``
2229      -  80-bit floating point value (X87)
2230
2231    * - ``ppc_fp128``
2232      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2233
2234 X86_mmx Type
2235 """"""""""""
2236
2237 :Overview:
2238
2239 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2240 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2241 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2242 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2243 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2244 of this type.
2245
2246 :Syntax:
2247
2248 ::
2249
2250       x86_mmx
2251
2252
2253 .. _t_pointer:
2254
2255 Pointer Type
2256 """"""""""""
2257
2258 :Overview:
2259
2260 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2261 commonly used to reference objects in memory.
2262
2263 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2264 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2265 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2266 are target-specific.
2267
2268 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2269 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2270
2271 :Syntax:
2272
2273 ::
2274
2275       <type> *
2276
2277 :Examples:
2278
2279 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2280 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2281 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2282 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2283 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2284 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2285 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2286
2287 .. _t_vector:
2288
2289 Vector Type
2290 """""""""""
2291
2292 :Overview:
2293
2294 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2295 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2296 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2297 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2298 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2299
2300 :Syntax:
2301
2302 ::
2303
2304       < <# elements> x <elementtype> >
2305
2306 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2307 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2308 of size zero are not allowed.
2309
2310 :Examples:
2311
2312 +-------------------+--------------------------------------------------+
2313 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2314 +-------------------+--------------------------------------------------+
2315 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2316 +-------------------+--------------------------------------------------+
2317 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2318 +-------------------+--------------------------------------------------+
2319 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2320 +-------------------+--------------------------------------------------+
2321
2322 .. _t_label:
2323
2324 Label Type
2325 ^^^^^^^^^^
2326
2327 :Overview:
2328
2329 The label type represents code labels.
2330
2331 :Syntax:
2332
2333 ::
2334
2335       label
2336
2337 .. _t_token:
2338
2339 Token Type
2340 ^^^^^^^^^^
2341
2342 :Overview:
2343
2344 The token type is used when a value is associated with an instruction
2345 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2346 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2347 :ref:`select <i_select>` of type token.
2348
2349 :Syntax:
2350
2351 ::
2352
2353       token
2354
2355
2356
2357 .. _t_metadata:
2358
2359 Metadata Type
2360 ^^^^^^^^^^^^^
2361
2362 :Overview:
2363
2364 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2365 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2366
2367 :Syntax:
2368
2369 ::
2370
2371       metadata
2372
2373 .. _t_aggregate:
2374
2375 Aggregate Types
2376 ^^^^^^^^^^^^^^^
2377
2378 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2379 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2380 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2381 aggregate types.
2382
2383 .. _t_array:
2384
2385 Array Type
2386 """"""""""
2387
2388 :Overview:
2389
2390 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2391 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2392 elements) and an underlying data type.
2393
2394 :Syntax:
2395
2396 ::
2397
2398       [<# elements> x <elementtype>]
2399
2400 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2401 be any type with a size.
2402
2403 :Examples:
2404
2405 +------------------+--------------------------------------+
2406 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2407 +------------------+--------------------------------------+
2408 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2409 +------------------+--------------------------------------+
2410 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2411 +------------------+--------------------------------------+
2412
2413 Here are some examples of multidimensional arrays:
2414
2415 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2416 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2417 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2418 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2419 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2420 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2421 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2422
2423 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2424 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2425 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2426 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2427 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2428 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2429 example.
2430
2431 .. _t_struct:
2432
2433 Structure Type
2434 """"""""""""""
2435
2436 :Overview:
2437
2438 The structure type is used to represent a collection of data members
2439 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2440 a size.
2441
2442 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2443 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2444 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2445 '``insertvalue``' instructions.
2446
2447 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2448 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2449 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2450 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2451 required to match what the underlying code generator expects.
2452
2453 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2454 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2455 identified types are always defined at the top level with a name.
2456 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2457 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2458 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2459
2460 :Syntax:
2461
2462 ::
2463
2464       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2465       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2466
2467 :Examples:
2468
2469 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2470 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2471 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2472 | ``{ 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``.  |
2473 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2474 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2475 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2476
2477 .. _t_opaque:
2478
2479 Opaque Structure Types
2480 """"""""""""""""""""""
2481
2482 :Overview:
2483
2484 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2485 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2486 notion of a forward declared structure.
2487
2488 :Syntax:
2489
2490 ::
2491
2492       %X = type opaque
2493       %52 = type opaque
2494
2495 :Examples:
2496
2497 +--------------+-------------------+
2498 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2499 +--------------+-------------------+
2500
2501 .. _constants:
2502
2503 Constants
2504 =========
2505
2506 LLVM has several different basic types of constants. This section
2507 describes them all and their syntax.
2508
2509 Simple Constants
2510 ----------------
2511
2512 **Boolean constants**
2513     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2514     of the ``i1`` type.
2515 **Integer constants**
2516     Standard integers (such as '4') are constants of the
2517     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2518     integer types.
2519 **Floating point constants**
2520     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2521     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2522     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2523     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2524     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2525     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2526     point <t_floating>` type.
2527 **Null pointer constants**
2528     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2529     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2530 **Token constants**
2531     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2532     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2533
2534 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2535 floating point constants. For example, the form
2536 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2537 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2538 constants are required (and the only time that they are generated by the
2539 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2540 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2541 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2542 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2543 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2544
2545 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2546 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2547 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2548 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2549 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2550 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2551 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2552 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2553 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2554 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2555 will only work if they match the long double format on your target.
2556 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2557 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2558 (sign bit at the left).
2559
2560 There are no constants of type x86_mmx.
2561
2562 .. _complexconstants:
2563
2564 Complex Constants
2565 -----------------
2566
2567 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2568 constants and smaller complex constants.
2569
2570 **Structure constants**
2571     Structure constants are represented with notation similar to
2572     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2573     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2574     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2575     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2576     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2577     must match those specified by the type.
2578 **Array constants**
2579     Array constants are represented with notation similar to array type
2580     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2581     square brackets (``[]``)). For example:
2582     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2583     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2584     match those specified by the type. As a special case, character array
2585     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2586     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2587 **Vector constants**
2588     Vector constants are represented with notation similar to vector
2589     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2590     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2591     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2592     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2593     elements must match those specified by the type.
2594 **Zero initialization**
2595     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2596     value to zero of *any* type, including scalar and
2597     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2598     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2599     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2600 **Metadata node**
2601     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2602     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2603     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2604     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2605     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2606     information such as debug info.
2607
2608 Global Variable and Function Addresses
2609 --------------------------------------
2610
2611 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2612 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2613 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2614 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2615 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2616 file:
2617
2618 .. code-block:: llvm
2619
2620     @X = global i32 17
2621     @Y = global i32 42
2622     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2623
2624 .. _undefvalues:
2625
2626 Undefined Values
2627 ----------------
2628
2629 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2630 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2631 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2632 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2633
2634 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2635 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2636 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2637 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2638
2639 .. code-block:: llvm
2640
2641       %A = add %X, undef
2642       %B = sub %X, undef
2643       %C = xor %X, undef
2644     Safe:
2645       %A = undef
2646       %B = undef
2647       %C = undef
2648
2649 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2650 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2651
2652 .. code-block:: llvm
2653
2654       %A = or %X, undef
2655       %B = and %X, undef
2656     Safe:
2657       %A = -1
2658       %B = 0
2659     Unsafe:
2660       %A = undef
2661       %B = undef
2662
2663 These logical operations have bits that are not always affected by the
2664 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2665 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2666 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2667 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2668 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2669 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2670 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2671 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2672
2673 .. code-block:: llvm
2674
2675       %A = select undef, %X, %Y
2676       %B = select undef, 42, %Y
2677       %C = select %X, %Y, undef
2678     Safe:
2679       %A = %X     (or %Y)
2680       %B = 42     (or %Y)
2681       %C = %Y
2682     Unsafe:
2683       %A = undef
2684       %B = undef
2685       %C = undef
2686
2687 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2688 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2689 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2690 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2691 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2692 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2693 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2694
2695 .. code-block:: llvm
2696
2697       %A = xor undef, undef
2698
2699       %B = undef
2700       %C = xor %B, %B
2701
2702       %D = undef
2703       %E = icmp slt %D, 4
2704       %F = icmp gte %D, 4
2705
2706     Safe:
2707       %A = undef
2708       %B = undef
2709       %C = undef
2710       %D = undef
2711       %E = undef
2712       %F = undef
2713
2714 This example points out that two '``undef``' operands are not
2715 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2716 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2717 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2718 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2719 its value over its "live range". This is true because the variable
2720 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2721 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2722 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2723 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2724 uses with" concept would not hold.
2725
2726 .. code-block:: llvm
2727
2728       %A = fdiv undef, %X
2729       %B = fdiv %X, undef
2730     Safe:
2731       %A = undef
2732     b: unreachable
2733
2734 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2735 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2736 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2737 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2738 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2739 However, in the second example, we can make a more aggressive
2740 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2741 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2742 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2743 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2744 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2745 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2746
2747 .. code-block:: llvm
2748
2749     a:  store undef -> %X
2750     b:  store %X -> undef
2751     Safe:
2752     a: <deleted>
2753     b: unreachable
2754
2755 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2756 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2757 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2758 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2759 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2760
2761 .. _poisonvalues:
2762
2763 Poison Values
2764 -------------
2765
2766 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2767 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2768 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2769 that results in undefined behavior.
2770
2771 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2772 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2773 the ``nsw`` flag.
2774
2775 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2776
2777 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2778 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2779    their dynamic predecessor basic block.
2780 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2781    in the dynamic callers of their functions.
2782 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2783    instructions that dynamically transfer control back to them.
2784 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2785    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2786    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2787 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2788    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2789    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2790    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2791 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2792    most recent preceding instruction with externally visible side
2793    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2794    operations <volatile>`.)
2795 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2796    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2797    multiple successors and the instruction is always executed when
2798    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2799    when control is transferred to another.
2800 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2801    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2802    be different if the terminator had transferred control to a different
2803    successor.
2804 -  Dependence is transitive.
2805
2806 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2807 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2808 on a poison value has undefined behavior.
2809
2810 Here are some examples:
2811
2812 .. code-block:: llvm
2813
2814     entry:
2815       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2816       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2817       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2818       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2819
2820       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2821       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2822
2823       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2824
2825       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2826       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2827       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2828       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2829
2830       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2831       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2832
2833     true:
2834       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2835                                            ; it has undefined behavior.
2836       br label %end
2837
2838     end:
2839       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2840                                            ; Both edges into this PHI are
2841                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2842                                            ; always results in a poison value.
2843
2844       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2845                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2846                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2847
2848       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2849                                            ; The same branch again, but this time the
2850                                            ; true block doesn't have side effects.
2851
2852     second_true:
2853       ; No side effects!
2854       ret void
2855
2856     second_end:
2857       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2858                                            ; on the store in %end. Also, it is
2859                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2860                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2861                                            ; behavior in this example).
2862
2863 .. _blockaddress:
2864
2865 Addresses of Basic Blocks
2866 -------------------------
2867
2868 ``blockaddress(@function, %block)``
2869
2870 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2871 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2872 Taking the address of the entry block is illegal.
2873
2874 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2875 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2876 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2877 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2878 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2879 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2880 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2881 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2882 instruction.
2883
2884 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2885 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2886
2887 .. _constantexprs:
2888
2889 Constant Expressions
2890 --------------------
2891
2892 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2893 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2894 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2895 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2896 The following is the syntax for constant expressions:
2897
2898 ``trunc (CST to TYPE)``
2899     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2900     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2901 ``zext (CST to TYPE)``
2902     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2903     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2904 ``sext (CST to TYPE)``
2905     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2906     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2907 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2908     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2909     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2910     must be floating point.
2911 ``fpext (CST to TYPE)``
2912     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2913     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2914     floating point.
2915 ``fptoui (CST to TYPE)``
2916     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2917     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2918     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2919     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2920     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2921 ``fptosi (CST to TYPE)``
2922     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2923     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2924     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2925     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2926     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2927 ``uitofp (CST to TYPE)``
2928     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2929     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2930     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2931     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2932     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2933 ``sitofp (CST to TYPE)``
2934     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2935     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2936     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2937     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2938     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2939 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2940     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2941     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2942     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2943     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2944 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2945     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2946     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2947     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2948     This one is *really* dangerous!
2949 ``bitcast (CST to TYPE)``
2950     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2951     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2952     instruction <i_bitcast>`.
2953 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2954     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2955     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2956     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2957 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2958     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2959     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2960     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2961     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2962 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2963     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2964 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2965     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2966 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2967     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2968 ``extractelement (VAL, IDX)``
2969     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2970     constants.
2971 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2972     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2973     constants.
2974 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2975     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2976     constants.
2977 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2978     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2979     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2980     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2981     least one index value must be specified.
2982 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2983     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2984     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2985     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2986     value must be specified.
2987 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2988     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2989     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2990     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2991     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2992     operations on floating point values are allowed).
2993
2994 Other Values
2995 ============
2996
2997 .. _inlineasmexprs:
2998
2999 Inline Assembler Expressions
3000 ----------------------------
3001
3002 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3003 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3004 represents the inline assembler as a template string (containing the
3005 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3006 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3007 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3008 stack conservatively.
3009
3010 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3011 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3012 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3013 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3014 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3015
3016 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3017 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3018 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3019 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3020 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3021 syntax known to LLVM.
3022
3023 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3024 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3025 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3026 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3027 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3028 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3029 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3030 assembly.
3031
3032 An example inline assembler expression is:
3033
3034 .. code-block:: llvm
3035
3036     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3037
3038 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3039 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3040 Thus, typically we have:
3041
3042 .. code-block:: llvm
3043
3044     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3045
3046 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3047 marked as having side effects. This is done through the use of the
3048 '``sideeffect``' keyword, like so:
3049
3050 .. code-block:: llvm
3051
3052     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3053
3054 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3055 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3056 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3057 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3058 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3059 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3060
3061 .. code-block:: llvm
3062
3063     call void asm alignstack "eieio", ""()
3064
3065 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3066 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3067 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3068 the only supported dialects. An example is:
3069
3070 .. code-block:: llvm
3071
3072     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3073
3074 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3075 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3076 keyword last.
3077
3078 Inline Asm Constraint String
3079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3080
3081 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3082 more constraint codes.
3083
3084 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3085 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3086 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3087 second, etc.
3088
3089 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3090 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3091 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3092 clobbers. They cannot be intermingled.
3093
3094 There are also three different categories of constraint codes:
3095
3096 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3097   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3098   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3099 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3100   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3101   modes used by the target.
3102 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3103   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3104   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3105   proper range for the instruction you wish to use it with.
3106
3107 Output constraints
3108 """"""""""""""""""
3109
3110 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3111 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3112 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3113 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3114 below about indirect outputs).
3115
3116 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3117 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3118 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3119 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3120 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3121 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3122 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3123 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3124 output).
3125
3126 Input constraints
3127 """""""""""""""""
3128
3129 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3130 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3131 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3132 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3133 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3134 contain the same value.
3135
3136 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3137 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3138 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3139 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3140 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3141 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3142 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3143 constraint).
3144
3145 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3146 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3147 (even when the other input has the same value).
3148
3149 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3150 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3151
3152 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3153 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3154 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3155 registers, and all of them passed to the inline asm.
3156
3157 However, this feature is often not as useful as you might think.
3158
3159 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3160 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3161 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3162 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3163 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3164 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3165
3166 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3167 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3168 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3169 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3170 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3171 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3172 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3173 use)
3174
3175 Indirect inputs and outputs
3176 """""""""""""""""""""""""""
3177
3178 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3179 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3180 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3181 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3182 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3183 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3184 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3185 memory location, instead of just read from it).
3186
3187 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3188 address of a variable as a value.
3189
3190 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3191 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3192 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3193 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3194 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3195 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3196 optimization passes. I would recommend not using it.)
3197
3198
3199 Clobber constraints
3200 """""""""""""""""""
3201
3202 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3203 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3204 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3205 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3206 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3207 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3208 output.
3209
3210
3211 Constraint Codes
3212 """"""""""""""""
3213 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3214
3215 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3216 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3217 (e.g. "``{eax}``").
3218
3219 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3220 GCC's constraint codes.
3221
3222 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3223 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3224 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3225
3226 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3227 inline asm constraint list:
3228
3229 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3230    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3231    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3232    constraint list.
3233
3234 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3235    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3236    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3237    constraint list will be chosen together.
3238
3239 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3240 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3241 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3242 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3243
3244 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3245 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3246 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3247 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3248 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3249 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3250 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3251 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3252 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3253 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3254 intended.)
3255
3256 Supported Constraint Code List
3257 """"""""""""""""""""""""""""""
3258
3259 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3260 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3261 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3262 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3263
3264 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3265
3266 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3267 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3268   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3269   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3270 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3271   immediate, or a relocatable value.
3272 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3273 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3274 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3275   useful to pass a label for an asm branch or call.
3276
3277   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3278      block without telling llvm about the control transfer???)
3279
3280 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3281
3282 Other constraints are target-specific:
3283
3284 AArch64:
3285
3286 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3287 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3288   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3289 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3290   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3291 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3292   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3293 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3294   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3295 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3296   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3297   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3298   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3299 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3300   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3301 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3302   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3303   well.)
3304 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3305 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3306 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3307
3308 AMDGPU:
3309
3310 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3311 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3312 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3313
3314
3315 All ARM modes:
3316
3317 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3318   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3319
3320 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3321
3322 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3323 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3324 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3325 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3326   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3327   print the inverted value).
3328 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3329   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3330   value).
3331 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3332 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3333 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3334 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3335 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3336   as ``r``.
3337 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3338   invalid.
3339 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3340   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3341 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3342   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3343 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3344   ``s0-s31``.
3345
3346 ARM's Thumb1 mode:
3347
3348 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3349 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3350 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3351   some amount.
3352 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3353 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3354 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3355 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3356 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3357 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3358 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3359 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3360   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3361 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3362   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3363 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3364   ``s0-s31``.
3365
3366
3367 Hexagon:
3368
3369 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3370   at the moment.
3371 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3372
3373 MSP430:
3374
3375 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3376
3377 MIPS:
3378
3379 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3380 - ``J``: An immediate integer zero.
3381 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3382 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3383 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3384 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3385 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3386 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3387   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3388 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3389   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3390   ``m``.
3391 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3392   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3393 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3394 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3395   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3396   argument modifier for compatibility with GCC.
3397 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3398   ``25``).
3399 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3400 - ``x``: Invalid.
3401
3402 NVPTX:
3403
3404 - ``b``: A 1-bit integer register.
3405 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3406 - ``r``: A 32-bit integer register.
3407 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3408 - ``f``: A 32-bit float register.
3409 - ``d``: A 64-bit float register.
3410
3411
3412 PowerPC:
3413
3414 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3415 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3416 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3417 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3418 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3419 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3420 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3421 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3422   constant.
3423 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3424   treated the same as ``m``.
3425 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3426 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3427   ``R1-R31``).
3428 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3429   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3430 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3431   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3432   altivec vector register (``V0-V31``).
3433
3434   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3435      is supposed to only use the altivec vector registers?
3436
3437 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3438 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3439 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3440   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3441 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3442   set.
3443
3444 Sparc:
3445
3446 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3447 - ``r``: A 32-bit integer register.
3448
3449 SystemZ:
3450
3451 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3452 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3453 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3454 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3455 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3456 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3457   ``m``, at the moment.
3458 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3459 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3460   address context evaluates as zero).
3461 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3462   (LLVM-specific)
3463 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3464
3465 X86:
3466
3467 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3468 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3469 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3470 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3471   0xffffffff.
3472 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3473 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3474 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3475 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3476 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3477 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3478 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3479   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3480   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3481 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3482   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3483 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3484 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3485   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3486 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3487 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3488 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3489   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3490   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3491   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3492 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3493 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3494   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3495   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3496   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3497   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3498   statement.
3499
3500 XCore:
3501
3502 - ``r``: A 32-bit integer register.
3503
3504
3505 .. _inline-asm-modifiers:
3506
3507 Asm template argument modifiers
3508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3509
3510 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3511 "``${0:n}``".
3512
3513 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3514 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3515 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3516 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3517
3518 Target-independent:
3519
3520 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3521   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3522 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3523   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3524 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3525   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3526
3527 AArch64:
3528
3529 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3530   instead of ``x30``, print ``w30``.
3531 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3532 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3533   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3534   ``v*``.
3535
3536 AMDGPU:
3537
3538 - ``r``: No effect.
3539
3540 ARM:
3541
3542 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3543   register).
3544 - ``P``: No effect.
3545 - ``q``: No effect.
3546 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3547   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3548 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3549   prefix.
3550 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3551 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3552   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3553 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3554   register of a two-register operand.
3555 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3556   register of a two-register operand.
3557 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3558   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3559   to ``R``.)
3560
3561   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3562      of a two-register operand.
3563
3564 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3565 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3566 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3567   adornment.
3568
3569 Hexagon:
3570
3571 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3572   has been allocated consecutively to the first.
3573
3574   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3575      nothing that ensures that happens, is there?
3576
3577 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3578   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3579
3580 MSP430:
3581
3582 No additional modifiers.
3583
3584 MIPS:
3585
3586 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3587 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3588 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3589 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3590 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3591 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3592   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3593
3594   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3595
3596 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3597   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3598
3599   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3600
3601 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3602   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3603   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3604   ``M``.)
3605 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3606   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3607   constraint.
3608
3609 NVPTX:
3610
3611 - ``r``: No effect.
3612
3613 PowerPC:
3614
3615 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3616   has been allocated consecutively to the first.
3617
3618   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3619      nothing that ensures that happens, is there?
3620
3621 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3622   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3623 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3624   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3625 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3626   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3627   always print nothing)
3628 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3629   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3630
3631 Sparc:
3632
3633 - ``r``: No effect.
3634
3635 SystemZ:
3636
3637 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3638 target-independent modifiers.
3639
3640 X86:
3641
3642 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3643   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3644 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3645 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3646   operand.
3647 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3648   memory operand.
3649 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3650   operand.
3651 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3652   operand.
3653 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3654   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3655 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3656   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3657   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3658   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3659 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3660 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3661   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3662
3663 XCore:
3664
3665 No additional modifiers.
3666
3667
3668 Inline Asm Metadata
3669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3670
3671 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3672 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3673 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3674 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3675 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3676 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3677 it. For example:
3678
3679 .. code-block:: llvm
3680
3681     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3682     ...
3683     !42 = !{ i32 1234567 }
3684
3685 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3686 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3687 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3688 occurs on.
3689
3690 .. _metadata:
3691
3692 Metadata
3693 ========
3694
3695 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3696 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3697 code generator. One example application of metadata is source-level
3698 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3699
3700 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3701 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3702
3703 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3704
3705 .. _metadata-string:
3706
3707 Metadata Nodes and Metadata Strings
3708 -----------------------------------
3709
3710 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3711 contain any character by escaping non-printable characters with
3712 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3713 "``!"test\00"``".
3714
3715 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3716 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3717 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3718 their operand. For example:
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     !{ !"test\00", i32 10}
3723
3724 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3725
3726 .. code-block:: llvm
3727
3728     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3729
3730 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3731 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3732 when metadata operands change.
3733
3734 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3735 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3736 example:
3737
3738 .. code-block:: llvm
3739
3740     !foo = !{!4, !3}
3741
3742 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3743 function is using two metadata arguments:
3744
3745 .. code-block:: llvm
3746
3747     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3748
3749 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3750 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3751
3752 .. code-block:: llvm
3753
3754     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3755
3756 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3757 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3758
3759 .. code-block:: llvm
3760
3761     define void @foo() !dbg !22 {
3762       ret void
3763     }
3764
3765 More information about specific metadata nodes recognized by the
3766 optimizers and code generator is found below.
3767
3768 .. _specialized-metadata:
3769
3770 Specialized Metadata Nodes
3771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3772
3773 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3774 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3775 order.
3776
3777 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3778 metadata nodes are related to debug info.
3779
3780 .. _DICompileUnit:
3781
3782 DICompileUnit
3783 """""""""""""
3784
3785 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3786 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3787 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3788 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3789 references to them from instructions).
3790
3791 .. code-block:: llvm
3792
3793     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3794                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3795                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3796                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3797                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3798
3799 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3800 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3801 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3802 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3803 entities (declarations and namespaces).
3804
3805 .. _DIFile:
3806
3807 DIFile
3808 """"""
3809
3810 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3811
3812 .. code-block:: llvm
3813
3814     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3815
3816 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3817 for ``file:`` fields.
3818
3819 .. _DIBasicType:
3820
3821 DIBasicType
3822 """""""""""
3823
3824 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3825 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3826
3827 .. code-block:: llvm
3828
3829     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3830                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3831     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3832
3833 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3834 following:
3835
3836 .. code-block:: llvm
3837
3838   DW_ATE_address       = 1
3839   DW_ATE_boolean       = 2
3840   DW_ATE_float         = 4
3841   DW_ATE_signed        = 5
3842   DW_ATE_signed_char   = 6
3843   DW_ATE_unsigned      = 7
3844   DW_ATE_unsigned_char = 8
3845
3846 .. _DISubroutineType:
3847
3848 DISubroutineType
3849 """"""""""""""""
3850
3851 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3852 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3853 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3854 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3855
3856 .. code-block:: llvm
3857
3858     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3859     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3860     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3861
3862 .. _DIDerivedType:
3863
3864 DIDerivedType
3865 """""""""""""
3866
3867 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3868 qualified types.
3869
3870 .. code-block:: llvm
3871
3872     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3873                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3874     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3875                         align: 32)
3876
3877 The following ``tag:`` values are valid:
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3882   DW_TAG_member             = 13
3883   DW_TAG_pointer_type       = 15
3884   DW_TAG_reference_type     = 16
3885   DW_TAG_typedef            = 22
3886   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3887   DW_TAG_const_type         = 38
3888   DW_TAG_volatile_type      = 53
3889   DW_TAG_restrict_type      = 55
3890
3891 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3892 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3893 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3894 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3895 argument of a subprogram.
3896
3897 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3898
3899 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3900 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3901 ``baseType:``.
3902
3903 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3904
3905 .. _DICompositeType:
3906
3907 DICompositeType
3908 """""""""""""""
3909
3910 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3911 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3912
3913 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3914 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3915 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3916 <metadata-string>` that matches their identifier.
3917
3918 .. code-block:: llvm
3919
3920     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3921     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3922     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3923     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3924                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3925                           elements: !{!0, !1, !2})
3926
3927 The following ``tag:`` values are valid:
3928
3929 .. code-block:: llvm
3930
3931   DW_TAG_array_type       = 1
3932   DW_TAG_class_type       = 2
3933   DW_TAG_enumeration_type = 4
3934   DW_TAG_structure_type   = 19
3935   DW_TAG_union_type       = 23
3936   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3937   DW_TAG_inheritance      = 28
3938
3939
3940 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3941 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3942 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3943 array type is a native packed vector.
3944
3945 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3946 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3947 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3948 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3949
3950 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3951 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3952 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3953
3954 .. _DISubrange:
3955
3956 DISubrange
3957 """"""""""
3958
3959 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3960 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3961
3962 .. code-block:: llvm
3963
3964     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3965     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3966     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3967
3968 .. _DIEnumerator:
3969
3970 DIEnumerator
3971 """"""""""""
3972
3973 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3974 variants of :ref:`DICompositeType`.
3975
3976 .. code-block:: llvm
3977
3978     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3979     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3980     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3981
3982 DITemplateTypeParameter
3983 """""""""""""""""""""""
3984
3985 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3986 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3987 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3992
3993 DITemplateValueParameter
3994 """"""""""""""""""""""""
3995
3996 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3997 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3998 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3999 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4000 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4001
4002 .. code-block:: llvm
4003
4004     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4005
4006 DINamespace
4007 """""""""""
4008
4009 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4010
4011 .. code-block:: llvm
4012
4013     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4014
4015 DIGlobalVariable
4016 """"""""""""""""
4017
4018 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4019
4020 .. code-block:: llvm
4021
4022     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4023                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4024                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4025                            declaration: !4)
4026
4027 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4028 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4029
4030 .. _DISubprogram:
4031
4032 DISubprogram
4033 """"""""""""
4034
4035 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4036 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4037 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4038 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4039 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4040
4041 .. code-block:: llvm
4042
4043     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4044       ...
4045     }
4046
4047     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4048                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4049                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4050                                 containingType: !4,
4051                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4052                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4053                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4054                                 declaration: !6, variables: !7)
4055
4056 .. _DILexicalBlock:
4057
4058 DILexicalBlock
4059 """"""""""""""
4060
4061 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4062 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4063 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4064 fields.
4065
4066 .. code-block:: llvm
4067
4068     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4069
4070 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4071 operands.
4072
4073 .. _DILexicalBlockFile:
4074
4075 DILexicalBlockFile
4076 """"""""""""""""""
4077
4078 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4079 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4080 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4081 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4082
4083 .. code-block:: llvm
4084
4085     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4086     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4087     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4088
4089 .. _DILocation:
4090
4091 DILocation
4092 """"""""""
4093
4094 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4095 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4096 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4097
4098 .. code-block:: llvm
4099
4100     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4101
4102 .. _DILocalVariable:
4103
4104 DILocalVariable
4105 """""""""""""""
4106
4107 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4108 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4109 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4110 :ref:`DISubprogram`.
4111
4112 .. code-block:: llvm
4113
4114     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4115                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4116     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4117                           type: !3)
4118     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4119
4120 DIExpression
4121 """"""""""""
4122
4123 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4124 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4125 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4126 variable.
4127
4128 The current supported vocabulary is limited:
4129
4130 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4131 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4132 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4133   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4134
4135 .. code-block:: llvm
4136
4137     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4138     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4139     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4140     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4141
4142 DIObjCProperty
4143 """"""""""""""
4144
4145 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4146
4147 .. code-block:: llvm
4148
4149     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4150                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4151
4152 DIImportedEntity
4153 """"""""""""""""
4154
4155 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4156 compile unit.
4157
4158 .. code-block:: llvm
4159
4160    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4161                           entity: !1, line: 7)
4162
4163 DIMacro
4164 """""""
4165
4166 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4167 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4168 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4169 used to expand the macro identifier.
4170
4171 .. code-block:: llvm
4172
4173    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4174                  value: "((x) + 1)")
4175    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4176
4177 DIMacroFile
4178 """""""""""
4179
4180 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4181 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4182 appear in the included source file.
4183
4184 .. code-block:: llvm
4185
4186    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4187                      nodes: !3)
4188
4189 '``tbaa``' Metadata
4190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4191
4192 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4193 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4194 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4195 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4196 custom alias analysis behavior for other languages.
4197
4198 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4199 to three fields, e.g.:
4200
4201 .. code-block:: llvm
4202
4203     !0 = !{ !"an example type tree" }
4204     !1 = !{ !"int", !0 }
4205     !2 = !{ !"float", !0 }
4206     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4207
4208 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4209 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4210 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4211 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4212 common names.
4213
4214 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4215 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4216 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4217 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4218 from multiple front-ends is handled conservatively.
4219
4220 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4221 indicates that the type is "constant" (meaning
4222 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4223 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4224
4225 '``tbaa.struct``' Metadata
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4229 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4230 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4231 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4232 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4233 of the aggregate.
4234
4235 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4236 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4237
4238 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4239 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4240 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4241 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4242 its tbaa tag. e.g.:
4243
4244 .. code-block:: llvm
4245
4246     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4247
4248 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4249 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4250 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4251
4252 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4253 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4254 does not carry useful data and need not be preserved.
4255
4256 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4258
4259 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4260 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4261 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4262 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4263 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4264 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4265 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4266 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4267 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4268 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4269 alias.
4270
4271 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4272 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4273 string then it can be combined across functions and translation units. A
4274 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4275 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4276
4277 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4278 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4279 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4280 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4281 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4282 optionally be provided as a third list entry.
4283
4284 For example,
4285
4286 .. code-block:: llvm
4287
4288     ; Two scope domains:
4289     !0 = !{!0}
4290     !1 = !{!1}
4291
4292     ; Some scopes in these domains:
4293     !2 = !{!2, !0}
4294     !3 = !{!3, !0}
4295     !4 = !{!4, !1}
4296
4297     ; Some scope lists:
4298     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4299     !6 = !{!4, !3, !2}
4300     !7 = !{!3}
4301
4302     ; These two instructions don't alias:
4303     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4304     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4305
4306     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4307     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4308     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4309     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4310
4311     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4312     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4313     ; !alias.scope list):
4314     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4315     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4316
4317 '``fpmath``' Metadata
4318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4319
4320 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4321 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4322 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4323 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4324 it. ULP is defined as follows:
4325
4326     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4327     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4328     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4329     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4330     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4331
4332 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4333 number representing the maximum relative error, for example:
4334
4335 .. code-block:: llvm
4336
4337     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4338
4339 .. _range-metadata:
4340
4341 '``range``' Metadata
4342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4343
4344 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4345 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4346 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4347 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4348 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4349 pair. Each pair has the following properties:
4350
4351 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4352 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4353 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4354 -  The range is allowed to wrap.
4355 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4356    ``a!=b``.
4357
4358 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4359 they must be non-contiguous.
4360
4361 Examples:
4362
4363 .. code-block:: llvm
4364
4365       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4366       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4367       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4368       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4369              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4370     ...
4371     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4372     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4373     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4374     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4375
4376 '``unpredictable``' Metadata
4377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4378
4379 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4380 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4381 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4382 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4383 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4384 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4385
4386 '``llvm.loop``'
4387 ^^^^^^^^^^^^^^^
4388
4389 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4390 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4391 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4392 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4393 specified with the name ``llvm.loop``.
4394
4395 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4396 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4397 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4398 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4399 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4400 constructs:
4401
4402 .. code-block:: llvm
4403
4404     !0 = !{!0}
4405     !1 = !{!1}
4406
4407 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4408 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4409 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4410 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4411
4412 .. code-block:: llvm
4413
4414       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4415     ...
4416     !0 = !{!0, !1}
4417     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4418
4419 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4421
4422 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4423 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4424 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4425 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4426 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4427 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4428 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4429 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4430 in determining the safety of these transformations.
4431
4432 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4434
4435 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4436 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4437 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4438 example:
4439
4440 .. code-block:: llvm
4441
4442    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4443
4444 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4445 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4446 then the interleave count will be determined automatically.
4447
4448 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4450
4451 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4452 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4453 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4454 0 disables vectorization:
4455
4456 .. code-block:: llvm
4457
4458    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4459    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4460
4461 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4462 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4463
4464 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4465 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4466 operand is an integer specifying the width. For example:
4467
4468 .. code-block:: llvm
4469
4470    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4471
4472 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4473 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4474 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4475 determined automatically.
4476
4477 '``llvm.loop.unroll``'
4478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4479
4480 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4481 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4482 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4483 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4484 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4485 optimizer believes it is safe to do so.
4486
4487 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4489
4490 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4491 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4492 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4493 example:
4494
4495 .. code-block:: llvm
4496
4497    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4498
4499 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4500 will be partially unrolled.
4501
4502 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4504
4505 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4506 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4507
4508 .. code-block:: llvm
4509
4510    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4511
4512 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4514
4515 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4516 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4517
4518 .. code-block:: llvm
4519
4520    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4521
4522 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4524
4525 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4526 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4527 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4528 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4529
4530 .. code-block:: llvm
4531
4532    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4533
4534 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4536
4537 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4538 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4539 For example:
4540
4541 .. code-block:: llvm
4542
4543    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4544
4545 '``llvm.mem``'
4546 ^^^^^^^^^^^^^^^
4547
4548 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4549 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4550
4551 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4553
4554 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4555 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4556 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4557 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4558 with the same loop identifier.
4559
4560 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4561 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4562 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4563 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4564 ``L2``.
4565
4566 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4567 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4568 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4569 loop.
4570
4571 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4572 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4573 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4574 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4575 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4576 insert new memory instructions into the loop body).
4577
4578 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4579 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4580 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4581
4582 .. code-block:: llvm
4583
4584    for.body:
4585      ...
4586      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4587      ...
4588      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4589      ...
4590      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4591
4592    for.end:
4593    ...
4594    !0 = !{!0}
4595
4596 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4597 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4598 the loop identifier metadata node directly:
4599
4600 .. code-block:: llvm
4601
4602    outer.for.body:
4603      ...
4604      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4605      ...
4606      br label %inner.for.body
4607
4608    inner.for.body:
4609      ...
4610      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4611      ...
4612      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4613      ...
4614      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4615
4616    inner.for.end:
4617      ...
4618      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4619      ...
4620      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4621
4622    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4623    ...
4624    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4625    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4626    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4627
4628 '``llvm.bitsets``'
4629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4630
4631 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4632 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4633
4634 '``invariant.group``' Metadata
4635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4636
4637 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4638 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4639 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4640 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4641 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4642 when two pointers are considered the same).
4643
4644 Examples:
4645
4646 .. code-block:: llvm
4647
4648    @unknownPtr = external global i8
4649    ...
4650    %ptr = alloca i8
4651    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4652    call void @foo(i8* %ptr)
4653    
4654    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4655    call void @foo(i8* %ptr)
4656    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4657   
4658    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4659    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4660    
4661    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4662    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4663    
4664    call void @foo(i8* %ptr)
4665    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4666    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4667    
4668    ...
4669    declare void @foo(i8*)
4670    declare i8* @getPointer(i8*)
4671    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4672    
4673    !0 = !{!"magic ptr"}
4674    !1 = !{!"other ptr"}
4675
4676
4677
4678 Module Flags Metadata
4679 =====================
4680
4681 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4682 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4683 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4684 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4685 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4686 look it up.
4687
4688 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4689 Each triplet has the following form:
4690
4691 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4692    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4693    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4694    described below.
4695 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4696    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4697    including entries with the **Require** behavior).
4698 -  The third element is the value of the flag.
4699
4700 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4701 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4702 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4703 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4704 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4705 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4706
4707 The following behaviors are supported:
4708
4709 .. list-table::
4710    :header-rows: 1
4711    :widths: 10 90
4712
4713    * - Value
4714      - Behavior
4715
4716    * - 1
4717      - **Error**
4718            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4719            is that of the operands.
4720
4721    * - 2
4722      - **Warning**
4723            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4724            operand for the flag from the first module being linked.
4725
4726    * - 3
4727      - **Require**
4728            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4729            specified value after linking is performed. The value must be a
4730            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4731            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4732            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4733            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4734            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4735
4736    * - 4
4737      - **Override**
4738            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4739            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4740            differ, an error will be emitted.
4741
4742    * - 5
4743      - **Append**
4744            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4745
4746    * - 6
4747      - **AppendUnique**
4748            Appends the two values, which are required to be metadata
4749            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4750            during the append operation.
4751
4752 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4753 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4754 value) or **Override**.
4755
4756 An example of module flags:
4757
4758 .. code-block:: llvm
4759
4760     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4761     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4762     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4763     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4764       !{
4765         !"foo", i32 1
4766       }
4767     }
4768     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4769
4770 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4771    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4772    values are not equal.
4773
4774 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4775    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4776    '37'.
4777
4778 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4779    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4780    warning if their values are not equal.
4781
4782 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4783
4784    ::
4785
4786        !{ !"foo", i32 1 }
4787
4788    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4789    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4790    performed.
4791
4792 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4793 ----------------------------------------------------
4794
4795 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4796 collection in a special section called "image info". The metadata
4797 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4798 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4799 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4800 be merged rather than appended together.
4801
4802 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4803 following key-value pairs:
4804
4805 .. list-table::
4806    :header-rows: 1
4807    :widths: 30 70
4808
4809    * - Key
4810      - Value
4811
4812    * - ``Objective-C Version``
4813      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4814
4815    * - ``Objective-C Image Info Version``
4816      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4817        always 0.
4818
4819    * - ``Objective-C Image Info Section``
4820      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4821        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4822        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4823        Objective-C ABI version 2.
4824
4825    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4826      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4827        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4828        collection supported.
4829
4830    * - ``Objective-C GC Only``
4831      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4832        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4833        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4834
4835 Some important flag interactions:
4836
4837 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4838    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4839    2, then the resulting module has the
4840    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4841 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4842    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4843
4844 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4845 --------------------------------------------
4846
4847 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4848 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4849 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4850 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4851
4852 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4853 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4854 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4855 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4856 list of metadata strings defining linker options.
4857
4858 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4859 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4860 framework::
4861
4862     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4863        !{
4864           !{ !"-lz" },
4865           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4866     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4867
4868 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4869 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4870 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4871 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4872 assembly writer or object file emitter.
4873
4874 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4875 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4876 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4877
4878 C type width Module Flags Metadata
4879 ----------------------------------
4880
4881 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4882 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4883 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4884 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4885 width.
4886
4887 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4888 flags metadata, using the following key-value pairs:
4889
4890 .. list-table::
4891    :header-rows: 1
4892    :widths: 30 70
4893
4894    * - Key
4895      - Value
4896
4897    * - short_wchar
4898      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4899        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4900
4901    * - short_enum
4902      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4903        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4904          represent all of its values.
4905
4906 For example, the following metadata section specifies that the module was
4907 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4908 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4909
4910     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4911     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4912     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4913
4914 .. _intrinsicglobalvariables:
4915
4916 Intrinsic Global Variables
4917 ==========================
4918
4919 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4920 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4921 All globals of this sort should have a section specified as
4922 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4923 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4924
4925 .. _gv_llvmused:
4926
4927 The '``llvm.used``' Global Variable
4928 -----------------------------------
4929
4930 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4931 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4932 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4933 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4934 use of it is:
4935
4936 .. code-block:: llvm
4937
4938     @X = global i8 4
4939     @Y = global i32 123
4940
4941     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4942        i8* @X,
4943        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4944     ], section "llvm.metadata"
4945
4946 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4947 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4948 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4949 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4950 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4951 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4952 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4953
4954 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4955 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4956 molesting the symbol.
4957
4958 .. _gv_llvmcompilerused:
4959
4960 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4961 --------------------------------------------
4962
4963 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4964 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4965 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4966 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4967 by ``@llvm.used``.
4968
4969 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4970 and should not be exposed to source languages.
4971
4972 .. _gv_llvmglobalctors:
4973
4974 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4975 -------------------------------------------
4976
4977 .. code-block:: llvm
4978
4979     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4980     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4981
4982 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4983 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4984 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4985 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4986 functions with the same priority is not defined.
4987
4988 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4989 or function, the initializer function will only run if the associated
4990 data from the current module is not discarded.
4991
4992 .. _llvmglobaldtors:
4993
4994 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4995 -------------------------------------------
4996
4997 .. code-block:: llvm
4998
4999     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5000     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
5001
5002 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
5003 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5004 The functions referenced by this array will be called in descending
5005 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
5006 order of functions with the same priority is not defined.
5007
5008 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5009 or function, the destructor function will only run if the associated
5010 data from the current module is not discarded.
5011
5012 Instruction Reference
5013 =====================
5014
5015 The LLVM instruction set consists of several different classifications
5016 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
5017 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
5018 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
5019 :ref:`other instructions <otherops>`.
5020
5021 .. _terminators:
5022
5023 Terminator Instructions
5024 -----------------------
5025
5026 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
5027 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
5028 block should be executed after the current block is finished. These
5029 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
5030 control flow, not values (the one exception being the
5031 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5032
5033 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5034 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5035 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5036 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5037 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5038 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5039 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5040
5041 .. _i_ret:
5042
5043 '``ret``' Instruction
5044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5045
5046 Syntax:
5047 """""""
5048
5049 ::
5050
5051       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5052       ret void                 ; Return from void function
5053
5054 Overview:
5055 """""""""
5056
5057 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5058 a value) from a function back to the caller.
5059
5060 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5061 value and then causes control flow, and one that just causes control
5062 flow to occur.
5063
5064 Arguments:
5065 """"""""""
5066
5067 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5068 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5069 class <t_firstclass>`' type.
5070
5071 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5072 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5073 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5074 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5075 value.
5076
5077 Semantics:
5078 """"""""""
5079
5080 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5081 the calling function's context. If the caller is a
5082 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5083 instruction after the call. If the caller was an
5084 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5085 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5086 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5087 value.
5088
5089 Example:
5090 """"""""
5091
5092 .. code-block:: llvm
5093
5094       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5095       ret void                        ; Return from a void function
5096       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5097
5098 .. _i_br:
5099
5100 '``br``' Instruction
5101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5102
5103 Syntax:
5104 """""""
5105
5106 ::
5107
5108       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5109       br label <dest>          ; Unconditional branch
5110
5111 Overview:
5112 """""""""
5113
5114 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5115 different basic block in the current function. There are two forms of
5116 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5117 unconditional branch.
5118
5119 Arguments:
5120 """"""""""
5121
5122 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5123 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5124 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5125
5126 Semantics:
5127 """"""""""
5128
5129 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5130 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5131 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5132 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5133
5134 Example:
5135 """"""""
5136
5137 .. code-block:: llvm
5138
5139     Test:
5140       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5141       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5142     IfEqual:
5143       ret i32 1
5144     IfUnequal:
5145       ret i32 0
5146
5147 .. _i_switch:
5148
5149 '``switch``' Instruction
5150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5151
5152 Syntax:
5153 """""""
5154
5155 ::
5156
5157       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5158
5159 Overview:
5160 """""""""
5161
5162 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5163 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5164 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5165 destinations.
5166
5167 Arguments:
5168 """"""""""
5169
5170 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5171 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5172 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5173 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5174
5175 Semantics:
5176 """"""""""
5177
5178 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5179 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5180 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5181 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5182 to the default destination.
5183
5184 Implementation:
5185 """""""""""""""
5186
5187 Depending on properties of the target machine and the particular
5188 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5189 different ways. For example, it could be generated as a series of
5190 chained conditional branches or with a lookup table.
5191
5192 Example:
5193 """"""""
5194
5195 .. code-block:: llvm
5196
5197      ; Emulate a conditional br instruction
5198      %Val = zext i1 %value to i32
5199      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5200
5201      ; Emulate an unconditional br instruction
5202      switch i32 0, label %dest [ ]
5203
5204      ; Implement a jump table:
5205      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5206                                          i32 1, label %onone
5207                                          i32 2, label %ontwo ]
5208
5209 .. _i_indirectbr:
5210
5211 '``indirectbr``' Instruction
5212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5213
5214 Syntax:
5215 """""""
5216
5217 ::
5218
5219       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5220
5221 Overview:
5222 """""""""
5223
5224 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5225 label within the current function, whose address is specified by
5226 "``address``". Address must be derived from a
5227 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5228
5229 Arguments:
5230 """"""""""
5231
5232 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5233 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5234 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5235 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5236
5237 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5238 accurate understanding of the CFG.
5239
5240 Semantics:
5241 """"""""""
5242
5243 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5244 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5245 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5246 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5247
5248 Implementation:
5249 """""""""""""""
5250
5251 This is typically implemented with a jump through a register.
5252
5253 Example:
5254 """"""""
5255
5256 .. code-block:: llvm
5257
5258      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5259
5260 .. _i_invoke:
5261
5262 '``invoke``' Instruction
5263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5264
5265 Syntax:
5266 """""""
5267
5268 ::
5269
5270       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5271                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5272
5273 Overview:
5274 """""""""
5275
5276 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5277 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5278 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5279 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5280 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5281 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5282 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5283 nearest "exception" label.
5284
5285 The '``exception``' label is a `landing
5286 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5287 '``exception``' label is required to have the
5288 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5289 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5290 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5291 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5292 instruction, so that the important information contained within the
5293 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5294
5295 Arguments:
5296 """"""""""
5297
5298 This instruction requires several arguments:
5299
5300 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5301    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5302    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5303 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5304    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5305    are valid here.
5306 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5307    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5308    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5309    branching off an arbitrary pointer to function value.
5310 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5311    function to be invoked.
5312 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5313    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5314    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5315    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5316    extra arguments can be specified.
5317 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5318    executes a '``ret``' instruction.
5319 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5320    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5321    mechanism.
5322 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5323    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5324    attributes are valid here.
5325 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5326
5327 Semantics:
5328 """"""""""
5329
5330 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5331 instruction in most regards. The primary difference is that it
5332 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5333 library to unwind the stack.
5334
5335 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5336 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5337 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5338 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5339
5340 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5341 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5342 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5343 return value is available.
5344
5345 Example:
5346 """"""""
5347
5348 .. code-block:: llvm
5349
5350       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5351                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5352       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5353                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5354
5355 .. _i_resume:
5356
5357 '``resume``' Instruction
5358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5359
5360 Syntax:
5361 """""""
5362
5363 ::
5364
5365       resume <type> <value>
5366
5367 Overview:
5368 """""""""
5369
5370 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5371 successors.
5372
5373 Arguments:
5374 """"""""""
5375
5376 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5377 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5378 function.
5379
5380 Semantics:
5381 """"""""""
5382
5383 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5384 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5385 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5386
5387 Example:
5388 """"""""
5389
5390 .. code-block:: llvm
5391
5392       resume { i8*, i32 } %exn
5393
5394 .. _i_catchswitch:
5395
5396 '``catchswitch``' Instruction
5397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5398
5399 Syntax:
5400 """""""
5401
5402 ::
5403
5404       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
5405       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
5406
5407 Overview:
5408 """""""""
5409
5410 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
5411 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
5412 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
5413
5414 Arguments:
5415 """"""""""
5416
5417 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
5418 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
5419 this operand may be the token ``none``.
5420
5421 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
5422 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
5423 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
5424 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
5425
5426 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
5427 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5428
5429 Semantics:
5430 """"""""""
5431
5432 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
5433 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
5434 present.
5435
5436 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
5437 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
5438 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
5439
5440 Example:
5441 """"""""
5442
5443 .. code-block:: llvm
5444
5445     dispatch1:
5446       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
5447     dispatch2:
5448       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
5449
5450 .. _i_catchpad:
5451
5452 '``catchpad``' Instruction
5453 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5454
5455 Syntax:
5456 """""""
5457
5458 ::
5459
5460       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
5461
5462 Overview:
5463 """""""""
5464
5465 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5466 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5467 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
5468 control to catch an exception.
5469
5470 Arguments:
5471 """"""""""
5472
5473 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
5474 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
5475 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
5476 terminates in a ``catchswitch``.
5477
5478 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
5479 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
5480 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
5481 the exception.
5482
5483 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
5484 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
5485 pads.
5486
5487 Semantics:
5488 """"""""""
5489
5490 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
5491 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
5492 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
5493 entirely target and personality function-specific.
5494
5495 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
5496 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
5497
5498 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
5499 instructions is described in the
5500 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
5501
5502 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
5503 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
5504 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
5505 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
5506
5507 Example:
5508 """"""""
5509
5510 .. code-block:: llvm
5511
5512     dispatch:
5513       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
5514       ;; A catch block which can catch an integer.
5515     handler0:
5516       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
5517
5518 .. _i_catchret:
5519
5520 '``catchret``' Instruction
5521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5522
5523 Syntax:
5524 """""""
5525
5526 ::
5527
5528       catchret from <token> to label <normal>
5529
5530 Overview:
5531 """""""""
5532
5533 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5534 single successor.
5535
5536
5537 Arguments:
5538 """"""""""
5539
5540 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5541 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5542 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5543 transfer to next.
5544
5545 Semantics:
5546 """"""""""
5547
5548 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
5549 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
5550 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
5551 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
5552 ``normal``.
5553
5554 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
5555 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
5556 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
5557 the ``catchret``'s behavior is undefined.
5558
5559 Example:
5560 """"""""
5561
5562 .. code-block:: llvm
5563
5564       catchret from %catch label %continue
5565
5566 .. _i_cleanupret:
5567
5568 '``cleanupret``' Instruction
5569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5570
5571 Syntax:
5572 """""""
5573
5574 ::
5575
5576       cleanupret from <value> unwind label <continue>
5577       cleanupret from <value> unwind to caller
5578
5579 Overview:
5580 """""""""
5581
5582 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5583 an optional successor.
5584
5585
5586 Arguments:
5587 """"""""""
5588
5589 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5590 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5591 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
5592 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
5593 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
5594
5595 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
5596 which must be the label of another basic block beginning with either a
5597 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
5598 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
5599 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
5600
5601 Semantics:
5602 """"""""""
5603
5604 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5605 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5606 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5607 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5608
5609 Example:
5610 """"""""
5611
5612 .. code-block:: llvm
5613
5614       cleanupret from %cleanup unwind to caller
5615       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
5616
5617 .. _i_unreachable:
5618
5619 '``unreachable``' Instruction
5620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5621
5622 Syntax:
5623 """""""
5624
5625 ::
5626
5627       unreachable
5628
5629 Overview:
5630 """""""""
5631
5632 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5633 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5634 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5635 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5636
5637 Semantics:
5638 """"""""""
5639
5640 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5641
5642 .. _binaryops:
5643
5644 Binary Operations
5645 -----------------
5646
5647 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5648 They require two operands of the same type, execute an operation on
5649 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5650 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5651 result value has the same type as its operands.
5652
5653 There are several different binary operators:
5654
5655 .. _i_add:
5656
5657 '``add``' Instruction
5658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5659
5660 Syntax:
5661 """""""
5662
5663 ::
5664
5665       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5666       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5667       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5668       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5669
5670 Overview:
5671 """""""""
5672
5673 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5674
5675 Arguments:
5676 """"""""""
5677
5678 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5679 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5680 arguments must have identical types.
5681
5682 Semantics:
5683 """"""""""
5684
5685 The value produced is the integer sum of the two operands.
5686
5687 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5688 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5689 the result.
5690
5691 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5692 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5693
5694 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5695 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5696 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5697 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5698
5699 Example:
5700 """"""""
5701
5702 .. code-block:: llvm
5703
5704       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5705
5706 .. _i_fadd:
5707
5708 '``fadd``' Instruction
5709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5710
5711 Syntax:
5712 """""""
5713
5714 ::
5715
5716       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5717
5718 Overview:
5719 """""""""
5720
5721 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5722
5723 Arguments:
5724 """"""""""
5725
5726 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5727 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5728 Both arguments must have identical types.
5729
5730 Semantics:
5731 """"""""""
5732
5733 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5734 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5735 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5736 optimizations:
5737
5738 Example:
5739 """"""""
5740
5741 .. code-block:: llvm
5742
5743       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5744
5745 '``sub``' Instruction
5746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5747
5748 Syntax:
5749 """""""
5750
5751 ::
5752
5753       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5754       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5755       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5756       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5757
5758 Overview:
5759 """""""""
5760
5761 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5762
5763 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5764 instruction present in most other intermediate representations.
5765
5766 Arguments:
5767 """"""""""
5768
5769 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5770 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5771 arguments must have identical types.
5772
5773 Semantics:
5774 """"""""""
5775
5776 The value produced is the integer difference of the two operands.
5777
5778 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5779 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5780 the result.
5781
5782 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5783 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5784
5785 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5786 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5787 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5788 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5789
5790 Example:
5791 """"""""
5792
5793 .. code-block:: llvm
5794
5795       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5796       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5797
5798 .. _i_fsub:
5799
5800 '``fsub``' Instruction
5801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5802
5803 Syntax:
5804 """""""
5805
5806 ::
5807
5808       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5809
5810 Overview:
5811 """""""""
5812
5813 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5814
5815 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5816 instruction present in most other intermediate representations.
5817
5818 Arguments:
5819 """"""""""
5820
5821 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5822 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5823 Both arguments must have identical types.
5824
5825 Semantics:
5826 """"""""""
5827
5828 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5829 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5830 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5831 unsafe floating point optimizations:
5832
5833 Example:
5834 """"""""
5835
5836 .. code-block:: llvm
5837
5838       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5839       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5840
5841 '``mul``' Instruction
5842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5843
5844 Syntax:
5845 """""""
5846
5847 ::
5848
5849       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5850       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5851       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5852       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5853
5854 Overview:
5855 """""""""
5856
5857 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5858
5859 Arguments:
5860 """"""""""
5861
5862 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5863 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5864 arguments must have identical types.
5865
5866 Semantics:
5867 """"""""""
5868
5869 The value produced is the integer product of the two operands.
5870
5871 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5872 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5873 bit width of the result.
5874
5875 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5876 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5877 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5878 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5879 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5880 product.
5881
5882 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5883 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5884 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5885 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5886
5887 Example:
5888 """"""""
5889
5890 .. code-block:: llvm
5891
5892       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5893
5894 .. _i_fmul:
5895
5896 '``fmul``' Instruction
5897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5898
5899 Syntax:
5900 """""""
5901
5902 ::
5903
5904       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5905
5906 Overview:
5907 """""""""
5908
5909 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5910
5911 Arguments:
5912 """"""""""
5913
5914 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5915 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5916 Both arguments must have identical types.
5917
5918 Semantics:
5919 """"""""""
5920
5921 The value produced is the floating point product of the two operands.
5922 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5923 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5924 unsafe floating point optimizations:
5925
5926 Example:
5927 """"""""
5928
5929 .. code-block:: llvm
5930
5931       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5932
5933 '``udiv``' Instruction
5934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5935
5936 Syntax:
5937 """""""
5938
5939 ::
5940
5941       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5942       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5943
5944 Overview:
5945 """""""""
5946
5947 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5948
5949 Arguments:
5950 """"""""""
5951
5952 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5953 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5954 arguments must have identical types.
5955
5956 Semantics:
5957 """"""""""
5958
5959 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5960
5961 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5962 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5963
5964 Division by zero leads to undefined behavior.
5965
5966 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5967 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5968 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5969
5970 Example:
5971 """"""""
5972
5973 .. code-block:: llvm
5974
5975       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5976
5977 '``sdiv``' Instruction
5978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5979
5980 Syntax:
5981 """""""
5982
5983 ::
5984
5985       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5986       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5987
5988 Overview:
5989 """""""""
5990
5991 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5992
5993 Arguments:
5994 """"""""""
5995
5996 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5997 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5998 arguments must have identical types.
5999
6000 Semantics:
6001 """"""""""
6002
6003 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6004 rounded towards zero.
6005
6006 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6007 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6008
6009 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6010 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6011 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6012
6013 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6014 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6015
6016 Example:
6017 """"""""
6018
6019 .. code-block:: llvm
6020
6021       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6022
6023 .. _i_fdiv:
6024
6025 '``fdiv``' Instruction
6026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6027
6028 Syntax:
6029 """""""
6030
6031 ::
6032
6033       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6034
6035 Overview:
6036 """""""""
6037
6038 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6039
6040 Arguments:
6041 """"""""""
6042
6043 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6044 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6045 Both arguments must have identical types.
6046
6047 Semantics:
6048 """"""""""
6049
6050 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6051 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6052 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6053 unsafe floating point optimizations:
6054
6055 Example:
6056 """"""""
6057
6058 .. code-block:: llvm
6059
6060       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6061
6062 '``urem``' Instruction
6063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6064
6065 Syntax:
6066 """""""
6067
6068 ::
6069
6070       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6071
6072 Overview:
6073 """""""""
6074
6075 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6076 division of its two arguments.
6077
6078 Arguments:
6079 """"""""""
6080
6081 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6082 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6083 arguments must have identical types.
6084
6085 Semantics:
6086 """"""""""
6087
6088 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6089 This instruction always performs an unsigned division to get the
6090 remainder.
6091
6092 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6093 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6094
6095 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6096
6097 Example:
6098 """"""""
6099
6100 .. code-block:: llvm
6101
6102       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6103
6104 '``srem``' Instruction
6105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6106
6107 Syntax:
6108 """""""
6109
6110 ::
6111
6112       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6113
6114 Overview:
6115 """""""""
6116
6117 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6118 division of its two operands. This instruction can also take
6119 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6120 must be integers.
6121
6122 Arguments:
6123 """"""""""
6124
6125 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6126 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6127 arguments must have identical types.
6128
6129 Semantics:
6130 """"""""""
6131
6132 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6133 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6134 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6135 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6136 difference, see `The Math
6137 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6138 table of how this is implemented in various languages, please see
6139 `Wikipedia: modulo
6140 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6141
6142 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6143 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6144
6145 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6146 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6147 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6148 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6149 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6150 result of the division and the remainder.)
6151
6152 Example:
6153 """"""""
6154
6155 .. code-block:: llvm
6156
6157       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6158
6159 .. _i_frem:
6160
6161 '``frem``' Instruction
6162 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6163
6164 Syntax:
6165 """""""
6166
6167 ::
6168
6169       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6170
6171 Overview:
6172 """""""""
6173
6174 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6175 its two operands.
6176
6177 Arguments:
6178 """"""""""
6179
6180 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6181 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6182 Both arguments must have identical types.
6183
6184 Semantics:
6185 """"""""""
6186
6187 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6188 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6189 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6190 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6191
6192 Example:
6193 """"""""
6194
6195 .. code-block:: llvm
6196
6197       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6198
6199 .. _bitwiseops:
6200
6201 Bitwise Binary Operations
6202 -------------------------
6203
6204 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6205 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6206 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6207 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6208 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6209
6210 '``shl``' Instruction
6211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6212
6213 Syntax:
6214 """""""
6215
6216 ::
6217
6218       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6219       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6220       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6221       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6222
6223 Overview:
6224 """""""""
6225
6226 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6227 a specified number of bits.
6228
6229 Arguments:
6230 """"""""""
6231
6232 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6233 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6234 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6235
6236 Semantics:
6237 """"""""""
6238
6239 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6240 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6241 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6242 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6243 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6244 in ``op2``.
6245
6246 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6247 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6248 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6249 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6250 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6251 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6252 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6253
6254 Example:
6255 """"""""
6256
6257 .. code-block:: llvm
6258
6259       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6260       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6261       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6262       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6263       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6264
6265 '``lshr``' Instruction
6266 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6267
6268 Syntax:
6269 """""""
6270
6271 ::
6272
6273       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6274       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6275
6276 Overview:
6277 """""""""
6278
6279 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6280 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6281
6282 Arguments:
6283 """"""""""
6284
6285 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6286 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6287 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6288
6289 Semantics:
6290 """"""""""
6291
6292 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6293 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6294 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6295 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6296 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6297 corresponding shift amount in ``op2``.
6298
6299 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6300 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6301 non-zero.
6302
6303 Example:
6304 """"""""
6305
6306 .. code-block:: llvm
6307
6308       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6309       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6310       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6311       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6312       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6313       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6314
6315 '``ashr``' Instruction
6316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6317
6318 Syntax:
6319 """""""
6320
6321 ::
6322
6323       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6324       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6325
6326 Overview:
6327 """""""""
6328
6329 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6330 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6331 extension.
6332
6333 Arguments:
6334 """"""""""
6335
6336 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6337 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6338 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6339
6340 Semantics:
6341 """"""""""
6342
6343 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6344 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6345 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6346 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6347 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6348 corresponding shift amount in ``op2``.
6349
6350 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6351 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6352 non-zero.
6353
6354 Example:
6355 """"""""
6356
6357 .. code-block:: llvm
6358
6359       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6360       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6361       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6362       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6363       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6364       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6365
6366 '``and``' Instruction
6367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6368
6369 Syntax:
6370 """""""
6371
6372 ::
6373
6374       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6375
6376 Overview:
6377 """""""""
6378
6379 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6380 operands.
6381
6382 Arguments:
6383 """"""""""
6384
6385 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6386 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6387 arguments must have identical types.
6388
6389 Semantics:
6390 """"""""""
6391
6392 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6393
6394 +-----+-----+-----+
6395 | In0 | In1 | Out |
6396 +-----+-----+-----+
6397 |   0 |   0 |   0 |
6398 +-----+-----+-----+
6399 |   0 |   1 |   0 |
6400 +-----+-----+-----+
6401 |   1 |   0 |   0 |
6402 +-----+-----+-----+
6403 |   1 |   1 |   1 |
6404 +-----+-----+-----+
6405
6406 Example:
6407 """"""""
6408
6409 .. code-block:: llvm
6410
6411       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6412       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6413       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6414
6415 '``or``' Instruction
6416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6417
6418 Syntax:
6419 """""""
6420
6421 ::
6422
6423       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6424
6425 Overview:
6426 """""""""
6427
6428 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6429 two operands.
6430
6431 Arguments:
6432 """"""""""
6433
6434 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6435 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6436 arguments must have identical types.
6437
6438 Semantics:
6439 """"""""""
6440
6441 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6442
6443 +-----+-----+-----+
6444 | In0 | In1 | Out |
6445 +-----+-----+-----+
6446 |   0 |   0 |   0 |
6447 +-----+-----+-----+
6448 |   0 |   1 |   1 |
6449 +-----+-----+-----+
6450 |   1 |   0 |   1 |
6451 +-----+-----+-----+
6452 |   1 |   1 |   1 |
6453 +-----+-----+-----+
6454
6455 Example:
6456 """"""""
6457
6458 ::
6459
6460       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6461       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6462       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6463
6464 '``xor``' Instruction
6465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6466
6467 Syntax:
6468 """""""
6469
6470 ::
6471
6472       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6473
6474 Overview:
6475 """""""""
6476
6477 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6478 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6479 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6480
6481 Arguments:
6482 """"""""""
6483
6484 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6485 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6486 arguments must have identical types.
6487
6488 Semantics:
6489 """"""""""
6490
6491 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6492
6493 +-----+-----+-----+
6494 | In0 | In1 | Out |
6495 +-----+-----+-----+
6496 |   0 |   0 |   0 |
6497 +-----+-----+-----+
6498 |   0 |   1 |   1 |
6499 +-----+-----+-----+
6500 |   1 |   0 |   1 |
6501 +-----+-----+-----+
6502 |   1 |   1 |   0 |
6503 +-----+-----+-----+
6504
6505 Example:
6506 """"""""
6507
6508 .. code-block:: llvm
6509
6510       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6511       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6512       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6513       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6514
6515 Vector Operations
6516 -----------------
6517
6518 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6519 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6520 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6521 While LLVM does directly support these vector operations, many
6522 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6523 take full advantage of a specific target.
6524
6525 .. _i_extractelement:
6526
6527 '``extractelement``' Instruction
6528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6529
6530 Syntax:
6531 """""""
6532
6533 ::
6534
6535       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6536
6537 Overview:
6538 """""""""
6539
6540 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6541 from a vector at a specified index.
6542
6543 Arguments:
6544 """"""""""
6545
6546 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6547 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6548 the position from which to extract the element. The index may be a
6549 variable of any integer type.
6550
6551 Semantics:
6552 """"""""""
6553
6554 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6555 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6556 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6557
6558 Example:
6559 """"""""
6560
6561 .. code-block:: llvm
6562
6563       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6564
6565 .. _i_insertelement:
6566
6567 '``insertelement``' Instruction
6568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6569
6570 Syntax:
6571 """""""
6572
6573 ::
6574
6575       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6576
6577 Overview:
6578 """""""""
6579
6580 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6581 vector at a specified index.
6582
6583 Arguments:
6584 """"""""""
6585
6586 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6587 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6588 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6589 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6590 index may be a variable of any integer type.
6591
6592 Semantics:
6593 """"""""""
6594
6595 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6596 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6597 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6598 undefined.
6599
6600 Example:
6601 """"""""
6602
6603 .. code-block:: llvm
6604
6605       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6606
6607 .. _i_shufflevector:
6608
6609 '``shufflevector``' Instruction
6610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6611
6612 Syntax:
6613 """""""
6614
6615 ::
6616
6617       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6618
6619 Overview:
6620 """""""""
6621
6622 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6623 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6624 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6625
6626 Arguments:
6627 """"""""""
6628
6629 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6630 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6631 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6632 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6633 same as the element type of the first two operands.
6634
6635 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6636 constant integer or undef values.
6637
6638 Semantics:
6639 """"""""""
6640
6641 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6642 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6643 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6644 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6645 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6646 only one vector.
6647
6648 Example:
6649 """"""""
6650
6651 .. code-block:: llvm
6652
6653       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6654                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6655       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6656                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6657       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6658                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6659       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6660                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6661
6662 Aggregate Operations
6663 --------------------
6664
6665 LLVM supports several instructions for working with
6666 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6667
6668 .. _i_extractvalue:
6669
6670 '``extractvalue``' Instruction
6671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6672
6673 Syntax:
6674 """""""
6675
6676 ::
6677
6678       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6679
6680 Overview:
6681 """""""""
6682
6683 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6684 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6685
6686 Arguments:
6687 """"""""""
6688
6689 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6690 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6691 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6692 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6693
6694 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6695
6696 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6697    omitted and assumed to be zero.
6698 -  At least one index must be specified.
6699 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6700
6701 Semantics:
6702 """"""""""
6703
6704 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6705 the index operands.
6706
6707 Example:
6708 """"""""
6709
6710 .. code-block:: llvm
6711
6712       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6713
6714 .. _i_insertvalue:
6715
6716 '``insertvalue``' Instruction
6717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6718
6719 Syntax:
6720 """""""
6721
6722 ::
6723
6724       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6725
6726 Overview:
6727 """""""""
6728
6729 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6730 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6731
6732 Arguments:
6733 """"""""""
6734
6735 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6736 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6737 a first-class value to insert. The following operands are constant
6738 indices indicating the position at which to insert the value in a
6739 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6740 to insert must have the same type as the value identified by the
6741 indices.
6742
6743 Semantics:
6744 """"""""""
6745
6746 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6747 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6748 indices is that of ``elt``.
6749
6750 Example:
6751 """"""""
6752
6753 .. code-block:: llvm
6754
6755       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6756       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6757       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6758
6759 .. _memoryops:
6760
6761 Memory Access and Addressing Operations
6762 ---------------------------------------
6763
6764 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6765 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6766 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6767 memory in LLVM.
6768
6769 .. _i_alloca:
6770
6771 '``alloca``' Instruction
6772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6773
6774 Syntax:
6775 """""""
6776
6777 ::
6778
6779       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6780
6781 Overview:
6782 """""""""
6783
6784 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6785 currently executing function, to be automatically released when this
6786 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6787 generic address space (address space zero).
6788
6789 Arguments:
6790 """"""""""
6791
6792 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6793 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6794 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6795 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6796 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6797 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6798 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6799 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6800 boundary compatible with the type.
6801
6802 '``type``' may be any sized type.
6803
6804 Semantics:
6805 """"""""""
6806
6807 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6808 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6809 memory is automatically released when the function returns. The
6810 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6811 variables that must have an address available. When the function returns
6812 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6813 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6814 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6815 is not specified.
6816
6817 Example:
6818 """"""""
6819
6820 .. code-block:: llvm
6821
6822       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6823       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6824       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6825       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6826
6827 .. _i_load:
6828
6829 '``load``' Instruction
6830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6831
6832 Syntax:
6833 """""""
6834
6835 ::
6836
6837       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
6838       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6839       !<index> = !{ i32 1 }
6840       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6841       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6842
6843 Overview:
6844 """""""""
6845
6846 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6847
6848 Arguments:
6849 """"""""""
6850
6851 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6852 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6853 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6854 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6855 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6856 operations <volatile>`.
6857
6858 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
6859 <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The ``release`` and
6860 ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions. Atomic loads
6861 produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see multiple atomic
6862 stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or floating-point
6863 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
6864 than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be explicitly
6865 specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the alignment
6866 is not set to a value which is at least the size in bytes of the
6867 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
6868
6869 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6870 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6871 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6872 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6873 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6874 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6875 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6876 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6877
6878 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6879 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6880 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6881 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6882 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6883 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6884 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6885
6886 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6887 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6888 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6889 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6890 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6891 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6892 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6893 its value is henceforth unchanging.
6894
6895 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6896  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6897
6898 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6899 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6900 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6901 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6902 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6903 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6904 to loads of a pointer type.
6905
6906 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6907 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6908 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6909 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6910 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6911 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6912 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6913 to loads of a pointer type.
6914
6915 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6916 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6917 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6918 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6919 dereferenceable or null.
6920 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6921 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6922 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6923 to loads of a pointer type.
6924
6925 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6926 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6927 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6928 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6929 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6930 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6931 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6932
6933 Semantics:
6934 """"""""""
6935
6936 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6937 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6938 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6939 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6940 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6941 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6942 written using a store of the same type.
6943
6944 Examples:
6945 """""""""
6946
6947 .. code-block:: llvm
6948
6949       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6950       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6951       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6952
6953 .. _i_store:
6954
6955 '``store``' Instruction
6956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6957
6958 Syntax:
6959 """""""
6960
6961 ::
6962
6963       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6964       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6965
6966 Overview:
6967 """""""""
6968
6969 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6970
6971 Arguments:
6972 """"""""""
6973
6974 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6975 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6976 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6977 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6978 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6979 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6980 operations <volatile>`.
6981
6982 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
6983 <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The ``acquire`` and
6984 ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions. Atomic loads
6985 produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see multiple atomic
6986 stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or floating-point
6987 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
6988 than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be explicitly
6989 specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if the
6990 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
6991 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
6992
6993 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6994 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6995 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6996 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6997 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6998 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6999 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7000 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7001
7002 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7003 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7004 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7005 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7006 be reused in the cache. The code generator may select special
7007 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7008 x86.
7009
7010 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7011 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7012
7013 Semantics:
7014 """"""""""
7015
7016 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7017 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7018 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7019 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7020 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7021 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7022 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7023 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7024
7025 Example:
7026 """"""""
7027
7028 .. code-block:: llvm
7029
7030       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7031       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7032       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7033
7034 .. _i_fence:
7035
7036 '``fence``' Instruction
7037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7038
7039 Syntax:
7040 """""""
7041
7042 ::
7043
7044       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7045
7046 Overview:
7047 """""""""
7048
7049 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7050 between operations.
7051
7052 Arguments:
7053 """"""""""
7054
7055 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7056 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7057 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7058
7059 Semantics:
7060 """"""""""
7061
7062 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7063 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7064 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7065 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7066 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7067 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7068 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7069 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7070 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7071 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7072 *happens-before* edge.
7073
7074 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7075 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7076 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7077
7078 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7079 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7080 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7081
7082 Example:
7083 """"""""
7084
7085 .. code-block:: llvm
7086
7087       fence acquire                          ; yields void
7088       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7089
7090 .. _i_cmpxchg:
7091
7092 '``cmpxchg``' Instruction
7093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7094
7095 Syntax:
7096 """""""
7097
7098 ::
7099
7100       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7101
7102 Overview:
7103 """""""""
7104
7105 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7106 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7107 equal, it tries to store a new value into the memory.
7108
7109 Arguments:
7110 """"""""""
7111
7112 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7113 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7114 address, and a new value to place at that address if the compared values
7115 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7116 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7117 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7118 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7119 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7120 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7121 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7122
7123 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7124 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7125 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7126 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7127 ``release`` or ``acq_rel``.
7128
7129 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7130 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7131 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7132 respect to all other code in the system.
7133
7134 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7135 equal to the size in memory of the operand.
7136
7137 Semantics:
7138 """"""""""
7139
7140 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7141 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7142 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7143 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7144
7145 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7146 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7147 matched.
7148
7149 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7150 if the value loaded equals ``cmp``.
7151
7152 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7153 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7154 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7155
7156 Example:
7157 """"""""
7158
7159 .. code-block:: llvm
7160
7161     entry:
7162       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7163       br label %loop
7164
7165     loop:
7166       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7167       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7168       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7169       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7170       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7171       br i1 %success, label %done, label %loop
7172
7173     done:
7174       ...
7175
7176 .. _i_atomicrmw:
7177
7178 '``atomicrmw``' Instruction
7179 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7180
7181 Syntax:
7182 """""""
7183
7184 ::
7185
7186       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7187
7188 Overview:
7189 """""""""
7190
7191 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7192
7193 Arguments:
7194 """"""""""
7195
7196 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7197 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7198 operation. The operation must be one of the following keywords:
7199
7200 -  xchg
7201 -  add
7202 -  sub
7203 -  and
7204 -  nand
7205 -  or
7206 -  xor
7207 -  max
7208 -  min
7209 -  umax
7210 -  umin
7211
7212 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7213 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7214 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7215 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7216 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7217 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7218 operations <volatile>`.
7219
7220 Semantics:
7221 """"""""""
7222
7223 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7224 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7225 value at the location is returned. The modification is specified by the
7226 operation argument:
7227
7228 -  xchg: ``*ptr = val``
7229 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7230 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7231 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7232 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7233 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7234 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7235 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7236 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7237 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7238    comparison)
7239 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7240    comparison)
7241
7242 Example:
7243 """"""""
7244
7245 .. code-block:: llvm
7246
7247       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7248
7249 .. _i_getelementptr:
7250
7251 '``getelementptr``' Instruction
7252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7253
7254 Syntax:
7255 """""""
7256
7257 ::
7258
7259       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7260       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7261       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7262
7263 Overview:
7264 """""""""
7265
7266 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7267 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7268 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7269 be used to calculate a vector of such addresses.
7270
7271 Arguments:
7272 """"""""""
7273
7274 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7275 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7276 base address to start from. The remaining arguments are indices
7277 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7278 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7279 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7280 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7281 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7282 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7283 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7284 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7285 would require loading the pointer before continuing calculation.
7286
7287 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7288 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7289 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7290 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7291 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7292 required to be constant. These integers are treated as signed values
7293 where relevant.
7294
7295 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7296 to LLVM:
7297
7298 .. code-block:: c
7299
7300     struct RT {
7301       char A;
7302       int B[10][20];
7303       char C;
7304     };
7305     struct ST {
7306       int X;
7307       double Y;
7308       struct RT Z;
7309     };
7310
7311     int *foo(struct ST *s) {
7312       return &s[1].Z.B[5][13];
7313     }
7314
7315 The LLVM code generated by Clang is:
7316
7317 .. code-block:: llvm
7318
7319     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7320     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7321
7322     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7323     entry:
7324       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7325       ret i32* %arrayidx
7326     }
7327
7328 Semantics:
7329 """"""""""
7330
7331 In the example above, the first index is indexing into the
7332 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7333 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7334 indexes into the third element of the structure, yielding a
7335 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7336 structure. The third index indexes into the second element of the
7337 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7338 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7339 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7340 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7341
7342 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7343 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7344 for the given testcase is equivalent to:
7345
7346 .. code-block:: llvm
7347
7348     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7349       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7350       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7351       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7352       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7353       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7354       ret i32* %t5
7355     }
7356
7357 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7358 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7359 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7360 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7361 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7362 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7363 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7364 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7365 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7366 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7367
7368 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7369 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7370 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7371 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7372 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7373 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7374 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7375 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7376 information.
7377
7378 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7379 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7380
7381 Example:
7382 """"""""
7383
7384 .. code-block:: llvm
7385
7386         ; yields [12 x i8]*:aptr
7387         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7388         ; yields i8*:vptr
7389         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7390         ; yields i8*:eptr
7391         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7392         ; yields i32*:iptr
7393         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7394
7395 Vector of pointers:
7396 """""""""""""""""""
7397
7398 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7399 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7400 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7401 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7402
7403 .. code-block:: llvm
7404
7405      ; All arguments are vectors:
7406      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7407      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7408
7409      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7410      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7411      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7412
7413      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7414      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7415      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7416
7417      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7418
7419 The two following instructions are equivalent:
7420
7421 .. code-block:: llvm
7422
7423      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7424        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7425        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7426        <4 x i32> %ind4,
7427        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7428
7429      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7430        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7431
7432 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7433 makes sense:
7434
7435 .. code-block:: c
7436
7437     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7438     double *A, B; int *C;
7439     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7440       A[i] = B[C[i]];
7441     }
7442
7443 .. code-block:: llvm
7444
7445     ; get pointers for 8 elements from array B
7446     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7447     ; load 8 elements from array B into A
7448     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7449          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7450
7451 Conversion Operations
7452 ---------------------
7453
7454 The instructions in this category are the conversion instructions
7455 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7456 various bit conversions on the operand.
7457
7458 '``trunc .. to``' Instruction
7459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7460
7461 Syntax:
7462 """""""
7463
7464 ::
7465
7466       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7467
7468 Overview:
7469 """""""""
7470
7471 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7472
7473 Arguments:
7474 """"""""""
7475
7476 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7477 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7478 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7479 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7480 types are not allowed.
7481
7482 Semantics:
7483 """"""""""
7484
7485 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7486 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7487 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7488 It will always truncate bits.
7489
7490 Example:
7491 """"""""
7492
7493 .. code-block:: llvm
7494
7495       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7496       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7497       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7498       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7499
7500 '``zext .. to``' Instruction
7501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7502
7503 Syntax:
7504 """""""
7505
7506 ::
7507
7508       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7509
7510 Overview:
7511 """""""""
7512
7513 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7514
7515 Arguments:
7516 """"""""""
7517
7518 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7519 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7520 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7521 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7522
7523 Semantics:
7524 """"""""""
7525
7526 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7527 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7528
7529 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7530
7531 Example:
7532 """"""""
7533
7534 .. code-block:: llvm
7535
7536       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7537       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7538       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7539
7540 '``sext .. to``' Instruction
7541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7542
7543 Syntax:
7544 """""""
7545
7546 ::
7547
7548       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7549
7550 Overview:
7551 """""""""
7552
7553 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7554
7555 Arguments:
7556 """"""""""
7557
7558 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7559 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7560 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7561 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7562
7563 Semantics:
7564 """"""""""
7565
7566 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7567 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7568 of the type ``ty2``.
7569
7570 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7571
7572 Example:
7573 """"""""
7574
7575 .. code-block:: llvm
7576
7577       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7578       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7579       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7580
7581 '``fptrunc .. to``' Instruction
7582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7583
7584 Syntax:
7585 """""""
7586
7587 ::
7588
7589       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7590
7591 Overview:
7592 """""""""
7593
7594 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7595
7596 Arguments:
7597 """"""""""
7598
7599 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7600 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7601 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7602 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7603
7604 Semantics:
7605 """"""""""
7606
7607 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7608 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7609 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7610 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7611 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7612 round to zero) is undefined.
7613
7614 Example:
7615 """"""""
7616
7617 .. code-block:: llvm
7618
7619       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7620       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7621
7622 '``fpext .. to``' Instruction
7623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7624
7625 Syntax:
7626 """""""
7627
7628 ::
7629
7630       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7631
7632 Overview:
7633 """""""""
7634
7635 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7636 point value.
7637
7638 Arguments:
7639 """"""""""
7640
7641 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7642 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7643 to. The source type must be smaller than the destination type.
7644
7645 Semantics:
7646 """"""""""
7647
7648 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7649 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7650 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7651 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7652 *no-op cast* for a floating point cast.
7653
7654 Example:
7655 """"""""
7656
7657 .. code-block:: llvm
7658
7659       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7660       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7661
7662 '``fptoui .. to``' Instruction
7663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7664
7665 Syntax:
7666 """""""
7667
7668 ::
7669
7670       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7671
7672 Overview:
7673 """""""""
7674
7675 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7676 integer equivalent of type ``ty2``.
7677
7678 Arguments:
7679 """"""""""
7680
7681 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7682 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7683 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7684 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7685 type with the same number of elements as ``ty``
7686
7687 Semantics:
7688 """"""""""
7689
7690 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7691 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7692 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7693 are undefined.
7694
7695 Example:
7696 """"""""
7697
7698 .. code-block:: llvm
7699
7700       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7701       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7702       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7703
7704 '``fptosi .. to``' Instruction
7705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7706
7707 Syntax:
7708 """""""
7709
7710 ::
7711
7712       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7713
7714 Overview:
7715 """""""""
7716
7717 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7718 ``value`` to type ``ty2``.
7719
7720 Arguments:
7721 """"""""""
7722
7723 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7724 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7725 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7726 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7727 type with the same number of elements as ``ty``
7728
7729 Semantics:
7730 """"""""""
7731
7732 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7733 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7734 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7735 are undefined.
7736
7737 Example:
7738 """"""""
7739
7740 .. code-block:: llvm
7741
7742       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7743       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7744       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7745
7746 '``uitofp .. to``' Instruction
7747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7748
7749 Syntax:
7750 """""""
7751
7752 ::
7753
7754       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7755
7756 Overview:
7757 """""""""
7758
7759 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7760 and converts that value to the ``ty2`` type.
7761
7762 Arguments:
7763 """"""""""
7764
7765 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7766 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7767 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7768 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7769 type with the same number of elements as ``ty``
7770
7771 Semantics:
7772 """"""""""
7773
7774 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7775 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7776 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7777 are undefined.
7778
7779 Example:
7780 """"""""
7781
7782 .. code-block:: llvm
7783
7784       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7785       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7786
7787 '``sitofp .. to``' Instruction
7788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7789
7790 Syntax:
7791 """""""
7792
7793 ::
7794
7795       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7796
7797 Overview:
7798 """""""""
7799
7800 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7801 converts that value to the ``ty2`` type.
7802
7803 Arguments:
7804 """"""""""
7805
7806 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7807 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7808 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7809 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7810 type with the same number of elements as ``ty``
7811
7812 Semantics:
7813 """"""""""
7814
7815 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7816 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7817 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7818 undefined.
7819
7820 Example:
7821 """"""""
7822
7823 .. code-block:: llvm
7824
7825       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7826       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7827
7828 .. _i_ptrtoint:
7829
7830 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7832
7833 Syntax:
7834 """""""
7835
7836 ::
7837
7838       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7839
7840 Overview:
7841 """""""""
7842
7843 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7844 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7845
7846 Arguments:
7847 """"""""""
7848
7849 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7850 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7851 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7852 a vector of integers type.
7853
7854 Semantics:
7855 """"""""""
7856
7857 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7858 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7859 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7860 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7861 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7862 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7863 change.
7864
7865 Example:
7866 """"""""
7867
7868 .. code-block:: llvm
7869
7870       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7871       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7872       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7873
7874 .. _i_inttoptr:
7875
7876 '``inttoptr .. to``' Instruction
7877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7878
7879 Syntax:
7880 """""""
7881
7882 ::
7883
7884       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7885
7886 Overview:
7887 """""""""
7888
7889 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7890 pointer type, ``ty2``.
7891
7892 Arguments:
7893 """"""""""
7894
7895 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7896 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7897 type.
7898
7899 Semantics:
7900 """"""""""
7901
7902 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7903 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7904 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7905 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7906 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7907 nothing is done (*no-op cast*).
7908
7909 Example:
7910 """"""""
7911
7912 .. code-block:: llvm
7913
7914       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7915       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7916       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7917       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7918
7919 .. _i_bitcast:
7920
7921 '``bitcast .. to``' Instruction
7922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7923
7924 Syntax:
7925 """""""
7926
7927 ::
7928
7929       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7930
7931 Overview:
7932 """""""""
7933
7934 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7935 changing any bits.
7936
7937 Arguments:
7938 """"""""""
7939
7940 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7941 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7942 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7943 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7944 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7945 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7946 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7947 long as they have the same size).
7948
7949 Semantics:
7950 """"""""""
7951
7952 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7953 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7954 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7955 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7956 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7957 pointers) types with the same address space through this instruction.
7958 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7959 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7960
7961 Example:
7962 """"""""
7963
7964 .. code-block:: llvm
7965
7966       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7967       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7968       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7969       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7970
7971 .. _i_addrspacecast:
7972
7973 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7975
7976 Syntax:
7977 """""""
7978
7979 ::
7980
7981       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7982
7983 Overview:
7984 """""""""
7985
7986 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7987 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7988
7989 Arguments:
7990 """"""""""
7991
7992 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7993 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7994 address space.
7995
7996 Semantics:
7997 """"""""""
7998
7999 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8000 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8001 value modification, depending on the target and the address space
8002 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8003 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8004 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8005 location.
8006
8007 Example:
8008 """"""""
8009
8010 .. code-block:: llvm
8011
8012       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8013       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8014       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8015
8016 .. _otherops:
8017
8018 Other Operations
8019 ----------------
8020
8021 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8022 which defy better classification.
8023
8024 .. _i_icmp:
8025
8026 '``icmp``' Instruction
8027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8028
8029 Syntax:
8030 """""""
8031
8032 ::
8033
8034       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8035
8036 Overview:
8037 """""""""
8038
8039 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8040 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8041 pointer, or pointer vector operands.
8042
8043 Arguments:
8044 """"""""""
8045
8046 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8047 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8048 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8049
8050 #. ``eq``: equal
8051 #. ``ne``: not equal
8052 #. ``ugt``: unsigned greater than
8053 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8054 #. ``ult``: unsigned less than
8055 #. ``ule``: unsigned less or equal
8056 #. ``sgt``: signed greater than
8057 #. ``sge``: signed greater or equal
8058 #. ``slt``: signed less than
8059 #. ``sle``: signed less or equal
8060
8061 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8062 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8063 must also be identical types.
8064
8065 Semantics:
8066 """"""""""
8067
8068 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8069 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8070 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8071
8072 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8073    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8074 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8075    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8076 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8077    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8078 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8079    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8080 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8081    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8082 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8083    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8084 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8085    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8086 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8087    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8088 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8089    if ``op1`` is less than ``op2``.
8090 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8091    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8092
8093 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8094 are compared as if they were integers.
8095
8096 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8097 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8098 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8099
8100 Example:
8101 """"""""
8102
8103 .. code-block:: llvm
8104
8105       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8106       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8107       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8108       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8109       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8110       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8111
8112 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8113 ``icmp`` instruction.
8114
8115 .. _i_fcmp:
8116
8117 '``fcmp``' Instruction
8118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8119
8120 Syntax:
8121 """""""
8122
8123 ::
8124
8125       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8126
8127 Overview:
8128 """""""""
8129
8130 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8131 values based on comparison of its operands.
8132
8133 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8134 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8135
8136 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8137 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8138 compared.
8139
8140 Arguments:
8141 """"""""""
8142
8143 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8144 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8145 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8146
8147 #. ``false``: no comparison, always returns false
8148 #. ``oeq``: ordered and equal
8149 #. ``ogt``: ordered and greater than
8150 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8151 #. ``olt``: ordered and less than
8152 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8153 #. ``one``: ordered and not equal
8154 #. ``ord``: ordered (no nans)
8155 #. ``ueq``: unordered or equal
8156 #. ``ugt``: unordered or greater than
8157 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8158 #. ``ult``: unordered or less than
8159 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8160 #. ``une``: unordered or not equal
8161 #. ``uno``: unordered (either nans)
8162 #. ``true``: no comparison, always returns true
8163
8164 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8165 that either operand may be a QNAN.
8166
8167 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8168 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8169 type. They must have identical types.
8170
8171 Semantics:
8172 """"""""""
8173
8174 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8175 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8176 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8177 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8178
8179 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8180 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8181    is equal to ``op2``.
8182 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8183    is greater than ``op2``.
8184 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8185    is greater than or equal to ``op2``.
8186 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8187    is less than ``op2``.
8188 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8189    is less than or equal to ``op2``.
8190 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8191    is not equal to ``op2``.
8192 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8193 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8194    equal to ``op2``.
8195 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8196    greater than ``op2``.
8197 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8198    greater than or equal to ``op2``.
8199 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8200    less than ``op2``.
8201 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8202    less than or equal to ``op2``.
8203 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8204    not equal to ``op2``.
8205 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8206 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8207
8208 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8209 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8210 otherwise unsafe floating point optimizations.
8211
8212 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8213 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8214 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8215 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8216
8217 Example:
8218 """"""""
8219
8220 .. code-block:: llvm
8221
8222       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8223       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8224       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8225       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8226
8227 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8228 ``fcmp`` instruction.
8229
8230 .. _i_phi:
8231
8232 '``phi``' Instruction
8233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8234
8235 Syntax:
8236 """""""
8237
8238 ::
8239
8240       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8241
8242 Overview:
8243 """""""""
8244
8245 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8246 graph representing the function.
8247
8248 Arguments:
8249 """"""""""
8250
8251 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8252 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8253 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8254 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8255 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8256 label arguments.
8257
8258 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8259 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8260 block.
8261
8262 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8263 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8264 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8265 instruction's return value on the same edge).
8266
8267 Semantics:
8268 """"""""""
8269
8270 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8271 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8272 executed just prior to the current block.
8273
8274 Example:
8275 """"""""
8276
8277 .. code-block:: llvm
8278
8279     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8280       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8281       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8282       br label %Loop
8283
8284 .. _i_select:
8285
8286 '``select``' Instruction
8287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8288
8289 Syntax:
8290 """""""
8291
8292 ::
8293
8294       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8295
8296       selty is either i1 or {<N x i1>}
8297
8298 Overview:
8299 """""""""
8300
8301 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8302 condition, without IR-level branching.
8303
8304 Arguments:
8305 """"""""""
8306
8307 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8308 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8309 class <t_firstclass>` type.
8310
8311 Semantics:
8312 """"""""""
8313
8314 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8315 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8316 argument.
8317
8318 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8319 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8320
8321 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8322 same size, then an entire vector is selected.
8323
8324 Example:
8325 """"""""
8326
8327 .. code-block:: llvm
8328
8329       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8330
8331 .. _i_call:
8332
8333 '``call``' Instruction
8334 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8335
8336 Syntax:
8337 """""""
8338
8339 ::
8340
8341       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8342                    [ operand bundles ]
8343
8344 Overview:
8345 """""""""
8346
8347 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8348
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8351
8352 This instruction requires several arguments:
8353
8354 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8355    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8356    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8357    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8358    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8359
8360    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8361       recursive cycle in the call graph.
8362    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8363       forwarded in place.
8364
8365    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8366    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8367    rules:
8368
8369    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8370      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8371    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8372      produced by the call or void.
8373    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8374      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8375      in address space.
8376    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8377    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8378      returned, and inalloca, must match.
8379    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8380      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8381      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8382
8383    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8384    the following conditions are met:
8385
8386    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8387    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8388       uses value of call or is void).
8389    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8390       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8391    -  `Platform-specific constraints are
8392       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8393
8394 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8395    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8396    call optimization from being performed on the call.
8397
8398 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more 
8399    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8400    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
8401    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
8402
8403 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8404    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8405    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8406    calling convention of the call must match the calling convention of
8407    the target function, or else the behavior is undefined.
8408 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8409    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8410    are valid here.
8411 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8412    type of the return value. Functions that return no value are marked
8413    ``void``.
8414 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8415    being invoked. The argument types must match the types implied by
8416    this signature. This type can be omitted if the function is not
8417    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8418    function.
8419 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8420    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8421    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8422    to function value.
8423 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8424    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8425    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8426    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8427    extra arguments can be specified.
8428 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8429    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8430    attributes are valid here.
8431 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8432
8433 Semantics:
8434 """"""""""
8435
8436 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8437 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8438 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8439 flow continues with the instruction after the function call, and the
8440 return value of the function is bound to the result argument.
8441
8442 Example:
8443 """"""""
8444
8445 .. code-block:: llvm
8446
8447       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8448       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8449       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8450       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8451       call void %foo(i8 97 signext)
8452
8453       %struct.A = type { i32, i8 }
8454       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8455       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8456       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8457       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8458       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8459
8460 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8461 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8462 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8463 This is something we'd like to change in the future to provide better
8464 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8465
8466 .. _i_va_arg:
8467
8468 '``va_arg``' Instruction
8469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8470
8471 Syntax:
8472 """""""
8473
8474 ::
8475
8476       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8477
8478 Overview:
8479 """""""""
8480
8481 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8482 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8483 the ``va_arg`` macro in C.
8484
8485 Arguments:
8486 """"""""""
8487
8488 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8489 argument. It returns a value of the specified argument type and
8490 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8491 type of ``va_list`` is target specific.
8492
8493 Semantics:
8494 """"""""""
8495
8496 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8497 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8498 the next argument. For more information, see the variable argument
8499 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8500
8501 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8502 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8503 function.
8504
8505 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8506 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8507
8508 Example:
8509 """"""""
8510
8511 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8512
8513 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8514 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8515 types on any target.
8516
8517 .. _i_landingpad:
8518
8519 '``landingpad``' Instruction
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8521
8522 Syntax:
8523 """""""
8524
8525 ::
8526
8527       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8528       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8529
8530       <clause> := catch <type> <value>
8531       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8532
8533 Overview:
8534 """""""""
8535
8536 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8537 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8538 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8539 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8540 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8541 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8542
8543 Arguments:
8544 """"""""""
8545
8546 The optional
8547 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8548
8549 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8550 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8551 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8552 clause takes an array constant as its argument. Use
8553 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8554 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8555 the ``cleanup`` flag.
8556
8557 Semantics:
8558 """"""""""
8559
8560 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8561 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8562 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8563 calling conventions, how the personality function results are
8564 represented in LLVM IR is target specific.
8565
8566 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8567 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8568 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8569 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8570 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8571 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8572 unwinding continues further up the call stack.
8573
8574 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8575
8576 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8577    of an '``invoke``' instruction.
8578 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8579    first non-PHI instruction.
8580 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8581    pad block.
8582 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8583    '``landingpad``' instruction.
8584
8585 Example:
8586 """"""""
8587
8588 .. code-block:: llvm
8589
8590       ;; A landing pad which can catch an integer.
8591       %res = landingpad { i8*, i32 }
8592                catch i8** @_ZTIi
8593       ;; A landing pad that is a cleanup.
8594       %res = landingpad { i8*, i32 }
8595                cleanup
8596       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8597       %res = landingpad { i8*, i32 }
8598                catch i8** @_ZTIi
8599                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8600
8601 .. _i_cleanuppad:
8602
8603 '``cleanuppad``' Instruction
8604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8605
8606 Syntax:
8607 """""""
8608
8609 ::
8610
8611       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
8612
8613 Overview:
8614 """""""""
8615
8616 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8617 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8618 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8619 transfer control to run cleanup actions.
8620 The ``args`` correspond to whatever additional
8621 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8622 execute the cleanup.
8623 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8624 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8625 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
8626 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
8627 this operand may be the token ``none``.
8628
8629 Arguments:
8630 """"""""""
8631
8632 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8633 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8634
8635 Semantics:
8636 """"""""""
8637
8638 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8639 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8640 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8641 As with calling conventions, how the personality function results are
8642 represented in LLVM IR is target specific.
8643
8644 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8645
8646 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8647    an exceptional instruction.
8648 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8649    first non-PHI instruction.
8650 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8651    cleanup block.
8652 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8653    '``cleanuppad``' instruction.
8654
8655 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
8656 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
8657 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
8658 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
8659
8660 It is undefined behavior for the ``cleanuppad`` to exit via an unwind edge which
8661 does not transitively unwind to the same destination as a constituent
8662 ``cleanupret``.
8663
8664 Example:
8665 """"""""
8666
8667 .. code-block:: llvm
8668
8669       %tok = cleanuppad within %cs []
8670
8671 .. _intrinsics:
8672
8673 Intrinsic Functions
8674 ===================
8675
8676 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8677 have well known names and semantics and are required to follow certain
8678 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8679 for the LLVM language that does not require changing all of the
8680 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8681 reader/writer, the parser, etc...).
8682
8683 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8684 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8685 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8686 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8687 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8688 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8689 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8690 are added that they be documented here.
8691
8692 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8693 represents a family of functions that perform the same operation but on
8694 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8695 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8696 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8697 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8698 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8699 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8700 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8701 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8702 argument or the result.
8703
8704 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8705 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8706 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8707 whose type is matched against another type do not. For example, the
8708 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8709 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8710 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8711 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8712 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8713 type is matched against the return type, it does not require its own
8714 name suffix.
8715
8716 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8717 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8718
8719 .. _int_varargs:
8720
8721 Variable Argument Handling Intrinsics
8722 -------------------------------------
8723
8724 Variable argument support is defined in LLVM with the
8725 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8726 functions. These functions are related to the similarly named macros
8727 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8728
8729 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8730 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8731 does not define what this type is, so all transformations should be
8732 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8733
8734 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8735 variable argument handling intrinsic functions are used.
8736
8737 .. code-block:: llvm
8738
8739     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8740     ; it is merely an i8*.
8741     %struct.va_list = type { i8* }
8742
8743     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8744     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8745
8746     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8747       ; Initialize variable argument processing
8748       %ap = alloca %struct.va_list
8749       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8750       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8751
8752       ; Read a single integer argument
8753       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8754
8755       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8756       %aq = alloca i8*
8757       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8758       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8759       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8760
8761       ; Stop processing of arguments.
8762       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8763       ret i32 %tmp
8764     }
8765
8766     declare void @llvm.va_start(i8*)
8767     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8768     declare void @llvm.va_end(i8*)
8769
8770 .. _int_va_start:
8771
8772 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8774
8775 Syntax:
8776 """""""
8777
8778 ::
8779
8780       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8781
8782 Overview:
8783 """""""""
8784
8785 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8786 subsequent use by ``va_arg``.
8787
8788 Arguments:
8789 """"""""""
8790
8791 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8792
8793 Semantics:
8794 """"""""""
8795
8796 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8797 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8798 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8799 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8800 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8801 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8802 that out.
8803
8804 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806
8807 Syntax:
8808 """""""
8809
8810 ::
8811
8812       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8813
8814 Overview:
8815 """""""""
8816
8817 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8818 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8819
8820 Arguments:
8821 """"""""""
8822
8823 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8824
8825 Semantics:
8826 """"""""""
8827
8828 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8829 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8830 element to which the argument points. Calls to
8831 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8832 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8833 ``llvm.va_end``.
8834
8835 .. _int_va_copy:
8836
8837 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8839
8840 Syntax:
8841 """""""
8842
8843 ::
8844
8845       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8846
8847 Overview:
8848 """""""""
8849
8850 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8851 from the source argument list to the destination argument list.
8852
8853 Arguments:
8854 """"""""""
8855
8856 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8857 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8858
8859 Semantics:
8860 """"""""""
8861
8862 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8863 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8864 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8865 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8866 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8867
8868 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8869 --------------------------------------
8870
8871 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8872 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8873 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8874 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8875
8876 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8877 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8878 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8879 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8880 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8881 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8882
8883 Experimental Statepoint Intrinsics
8884 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8885
8886 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8887 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8888 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8889 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8890 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8891 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8892 described in :doc:`Statepoints`.
8893
8894 .. _int_gcroot:
8895
8896 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8898
8899 Syntax:
8900 """""""
8901
8902 ::
8903
8904       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8905
8906 Overview:
8907 """""""""
8908
8909 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8910 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8911
8912 Arguments:
8913 """"""""""
8914
8915 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8916 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8917 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8918 root.
8919
8920 Semantics:
8921 """"""""""
8922
8923 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8924 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8925 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8926 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8927 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8928
8929 .. _int_gcread:
8930
8931 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8933
8934 Syntax:
8935 """""""
8936
8937 ::
8938
8939       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8940
8941 Overview:
8942 """""""""
8943
8944 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8945 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8946 barriers.
8947
8948 Arguments:
8949 """"""""""
8950
8951 The second argument is the address to read from, which should be an
8952 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8953 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8954 runtime (otherwise null).
8955
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8958
8959 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8960 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8961 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8962 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8963 algorithm <gc>`.
8964
8965 .. _int_gcwrite:
8966
8967 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8969
8970 Syntax:
8971 """""""
8972
8973 ::
8974
8975       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8976
8977 Overview:
8978 """""""""
8979
8980 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8981 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8982 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8983
8984 Arguments:
8985 """"""""""
8986
8987 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8988 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8989 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8990 object, Obj may be null.
8991
8992 Semantics:
8993 """"""""""
8994
8995 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8996 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8997 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8998 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8999 algorithm <gc>`.
9000
9001 Code Generator Intrinsics
9002 -------------------------
9003
9004 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9005 may only be implemented with code generator support.
9006
9007 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9009
9010 Syntax:
9011 """""""
9012
9013 ::
9014
9015       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9016
9017 Overview:
9018 """""""""
9019
9020 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9021 target-specific value indicating the return address of the current
9022 function or one of its callers.
9023
9024 Arguments:
9025 """"""""""
9026
9027 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9028 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9029 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9030 value.
9031
9032 Semantics:
9033 """"""""""
9034
9035 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9036 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9037 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9038 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9039 used for debugging purposes.
9040
9041 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9042 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9043 of the obvious source-language caller.
9044
9045 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9047
9048 Syntax:
9049 """""""
9050
9051 ::
9052
9053       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9054
9055 Overview:
9056 """""""""
9057
9058 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9059 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9060
9061 Arguments:
9062 """"""""""
9063
9064 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9065 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9066 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9067 value.
9068
9069 Semantics:
9070 """"""""""
9071
9072 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9073 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9074 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9075 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9076 used for debugging purposes.
9077
9078 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9079 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9080 of the obvious source-language caller.
9081
9082 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9084
9085 Syntax:
9086 """""""
9087
9088 ::
9089
9090       declare void @llvm.localescape(...)
9091       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9092
9093 Overview:
9094 """""""""
9095
9096 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9097 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9098 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9099 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9100
9101 Arguments:
9102 """"""""""
9103
9104 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9105 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9106 once, and it can only do so from the entry block.
9107
9108 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9109 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9110 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9111 other modules.
9112
9113 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9114 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9115 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9116 pointer in platform-specific ways.
9117
9118 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9119 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9120
9121 Semantics:
9122 """"""""""
9123
9124 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9125 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9126 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9127 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9128 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9129 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9130 '``llvm.localrecover``'.
9131
9132 .. _int_read_register:
9133 .. _int_write_register:
9134
9135 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9137
9138 Syntax:
9139 """""""
9140
9141 ::
9142
9143       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9144       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9145       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9146       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9147       !0 = !{!"sp\00"}
9148
9149 Overview:
9150 """""""""
9151
9152 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9153 provides access to the named register. The register must be valid on
9154 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9155 with the register being read.
9156
9157 Semantics:
9158 """"""""""
9159
9160 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9161 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9162 the current value of the register, where possible.
9163
9164 This is useful to implement named register global variables that need
9165 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9166 bare-metal programs including OS kernels.
9167
9168 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9169 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9170 allocatable registers are not supported.
9171
9172 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9173 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9174 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9175 registers.
9176
9177 .. _int_stacksave:
9178
9179 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9181
9182 Syntax:
9183 """""""
9184
9185 ::
9186
9187       declare i8* @llvm.stacksave()
9188
9189 Overview:
9190 """""""""
9191
9192 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9193 of the function stack, for use with
9194 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9195 implementing language features like scoped automatic variable sized
9196 arrays in C99.
9197
9198 Semantics:
9199 """"""""""
9200
9201 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9202 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9203 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9204 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9205 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9206 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9207 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9208
9209 .. _int_stackrestore:
9210
9211 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9213
9214 Syntax:
9215 """""""
9216
9217 ::
9218
9219       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9220
9221 Overview:
9222 """""""""
9223
9224 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9225 the function stack to the state it was in when the corresponding
9226 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9227 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9228 sized arrays in C99.
9229
9230 Semantics:
9231 """"""""""
9232
9233 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9234
9235 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9236
9237 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9239
9240 Syntax:
9241 """""""
9242
9243 ::
9244
9245       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9246       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9247
9248       Overview:
9249       """""""""
9250
9251       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9252       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9253       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9254       intendend for use in combination with
9255       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9256       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9257       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9258
9259 Semantics:
9260 """"""""""
9261
9262       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9263       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9264       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9265       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9266       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9267       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9268       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9269
9270       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9271       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9272       compile-time-known constant value.
9273
9274       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9275       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9276
9277 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9279
9280 Syntax:
9281 """""""
9282
9283 ::
9284
9285       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9286
9287 Overview:
9288 """""""""
9289
9290 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9291 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9292 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9293 its performance characteristics.
9294
9295 Arguments:
9296 """"""""""
9297
9298 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9299 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9300 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9301 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9302 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9303 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9304 arguments must be constant integers.
9305
9306 Semantics:
9307 """"""""""
9308
9309 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9310 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9311 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9312 the processor cache for better performance.
9313
9314 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9316
9317 Syntax:
9318 """""""
9319
9320 ::
9321
9322       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9323
9324 Overview:
9325 """""""""
9326
9327 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9328 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9329 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9330 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9331 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9332 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9333 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9334 allow correlations of simulation runs.
9335
9336 Arguments:
9337 """"""""""
9338
9339 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9340
9341 Semantics:
9342 """"""""""
9343
9344 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9345 that do not support this intrinsic may ignore it.
9346
9347 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9349
9350 Syntax:
9351 """""""
9352
9353 ::
9354
9355       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9356
9357 Overview:
9358 """""""""
9359
9360 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9361 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9362 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9363 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9364 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9365 timings.
9366
9367 Semantics:
9368 """"""""""
9369
9370 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9371 memory. Implementations are allowed to either return a application
9372 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9373 is lowered to a constant 0.
9374
9375 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9376 running at and the host platform.
9377
9378 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9380
9381 Syntax:
9382 """""""
9383
9384 ::
9385
9386       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9387
9388 Overview:
9389 """""""""
9390
9391 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9392 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9393 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9394 flushes the instruction cache.
9395
9396 Semantics:
9397 """"""""""
9398
9399 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9400 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9401 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9402 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9403 privileges.
9404
9405 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9406 time library.
9407
9408 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9409 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9410
9411 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9413
9414 Syntax:
9415 """""""
9416
9417 ::
9418
9419       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9420                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9421
9422 Overview:
9423 """""""""
9424
9425 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9426 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9427 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9428 program at runtime.
9429
9430 Arguments:
9431 """"""""""
9432
9433 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9434 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9435 (mangled) function name for a set of counters.
9436
9437 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9438 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9439 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9440 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9441 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9442
9443 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9444 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9445
9446 Semantics:
9447 """"""""""
9448
9449 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9450 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9451 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9452 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9453 the ``llvm-profdata`` tool.
9454
9455 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9457
9458 Syntax:
9459 """""""
9460
9461 ::
9462
9463       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9464                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9465                                                  i32 <index>)
9466
9467 Overview:
9468 """""""""
9469
9470 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9471 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9472 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9473 instrumented expressions take in a program at runtime.
9474
9475 Arguments:
9476 """"""""""
9477
9478 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9479 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9480 (mangled) function name for a set of counters.
9481
9482 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9483 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9484 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9485 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9486
9487 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9488 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9489 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9490 supported value profiling kinds are enumerated through the
9491 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9492 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9493 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9494
9495 Semantics:
9496 """"""""""
9497
9498 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9499 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9500 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9501 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9502 runtime library with proper arguments.
9503
9504 Standard C Library Intrinsics
9505 -----------------------------
9506
9507 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9508 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9509 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9510 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9511
9512 .. _int_memcpy:
9513
9514 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9516
9517 Syntax:
9518 """""""
9519
9520 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9521 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9522 support all bit widths however.
9523
9524 ::
9525
9526       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9527                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9528       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9529                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9530
9531 Overview:
9532 """""""""
9533
9534 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9535 source location to the destination location.
9536
9537 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9538 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9539 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9540
9541 Arguments:
9542 """"""""""
9543
9544 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9545 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9546 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9547 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9548 boolean indicating a volatile access.
9549
9550 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9551 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9552 are aligned to that boundary.
9553
9554 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9555 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9556 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9557
9558 Semantics:
9559 """"""""""
9560
9561 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9562 source location to the destination location, which are not allowed to
9563 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9564 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9565 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9566
9567 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9569
9570 Syntax:
9571 """""""
9572
9573 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9574 bit width and for different address space. Not all targets support all
9575 bit widths however.
9576
9577 ::
9578
9579       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9580                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9581       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9582                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9583
9584 Overview:
9585 """""""""
9586
9587 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9588 source location to the destination location. It is similar to the
9589 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9590 overlap.
9591
9592 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9593 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9594 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9595
9596 Arguments:
9597 """"""""""
9598
9599 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9600 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9601 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9602 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9603 boolean indicating a volatile access.
9604
9605 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9606 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9607 aligned to that boundary.
9608
9609 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9610 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9611 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9612
9613 Semantics:
9614 """"""""""
9615
9616 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9617 source location to the destination location, which may overlap. It
9618 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9619 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9620 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9621
9622 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9624
9625 Syntax:
9626 """""""
9627
9628 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9629 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9630 support all bit widths.
9631
9632 ::
9633
9634       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9635                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9636       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9637                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9638
9639 Overview:
9640 """""""""
9641
9642 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9643 particular byte value.
9644
9645 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9646 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9647 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9648
9649 Arguments:
9650 """"""""""
9651
9652 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9653 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9654 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9655 argument is the known alignment of the destination location.
9656
9657 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9658 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9659 that boundary.
9660
9661 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9662 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9663 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9664
9665 Semantics:
9666 """"""""""
9667
9668 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9669 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9670 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9671 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9672
9673 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9675
9676 Syntax:
9677 """""""
9678
9679 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9680 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9681 all types however.
9682
9683 ::
9684
9685       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9686       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9687       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9688       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9689       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9690
9691 Overview:
9692 """""""""
9693
9694 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9695 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9696 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9697 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9698 because there is no need to worry about errno being set).
9699 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9700
9701 Arguments:
9702 """"""""""
9703
9704 The argument and return value are floating point numbers of the same
9705 type.
9706
9707 Semantics:
9708 """"""""""
9709
9710 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9711 nonnegative floating point number.
9712
9713 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9715
9716 Syntax:
9717 """""""
9718
9719 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9720 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9721 all types however.
9722
9723 ::
9724
9725       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9726       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9727       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9728       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9729       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9730
9731 Overview:
9732 """""""""
9733
9734 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9735 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9736 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9737 used, the second argument remains a scalar integer value.
9738
9739 Arguments:
9740 """"""""""
9741
9742 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9743 raise to that power.
9744
9745 Semantics:
9746 """"""""""
9747
9748 This function returns the first value raised to the second power with an
9749 unspecified sequence of rounding operations.
9750
9751 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9753
9754 Syntax:
9755 """""""
9756
9757 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9758 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9759 all types however.
9760
9761 ::
9762
9763       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9764       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9765       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9766       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9767       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9768
9769 Overview:
9770 """""""""
9771
9772 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9773
9774 Arguments:
9775 """"""""""
9776
9777 The argument and return value are floating point numbers of the same
9778 type.
9779
9780 Semantics:
9781 """"""""""
9782
9783 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9784 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9785 conditions in the same way.
9786
9787 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9789
9790 Syntax:
9791 """""""
9792
9793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9794 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9795 all types however.
9796
9797 ::
9798
9799       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9800       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9801       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9802       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9803       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9804
9805 Overview:
9806 """""""""
9807
9808 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9809
9810 Arguments:
9811 """"""""""
9812
9813 The argument and return value are floating point numbers of the same
9814 type.
9815
9816 Semantics:
9817 """"""""""
9818
9819 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9820 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9821 conditions in the same way.
9822
9823 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9825
9826 Syntax:
9827 """""""
9828
9829 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9830 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9831 all types however.
9832
9833 ::
9834
9835       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9836       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9837       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9838       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9839       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9840
9841 Overview:
9842 """""""""
9843
9844 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9845 specified (positive or negative) power.
9846
9847 Arguments:
9848 """"""""""
9849
9850 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9851 to raise to that power.
9852
9853 Semantics:
9854 """"""""""
9855
9856 This function returns the first value raised to the second power,
9857 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9858 handles error conditions in the same way.
9859
9860 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9862
9863 Syntax:
9864 """""""
9865
9866 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9867 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9868 all types however.
9869
9870 ::
9871
9872       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9873       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9874       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9875       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9876       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9877
9878 Overview:
9879 """""""""
9880
9881 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9882
9883 Arguments:
9884 """"""""""
9885
9886 The argument and return value are floating point numbers of the same
9887 type.
9888
9889 Semantics:
9890 """"""""""
9891
9892 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9893 would, and handles error conditions in the same way.
9894
9895 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9896 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9897
9898 Syntax:
9899 """""""
9900
9901 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9902 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9903 all types however.
9904
9905 ::
9906
9907       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9908       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9909       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9910       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9911       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9912
9913 Overview:
9914 """""""""
9915
9916 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9917
9918 Arguments:
9919 """"""""""
9920
9921 The argument and return value are floating point numbers of the same
9922 type.
9923
9924 Semantics:
9925 """"""""""
9926
9927 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9928 would, and handles error conditions in the same way.
9929
9930 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9932
9933 Syntax:
9934 """""""
9935
9936 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9937 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9938 all types however.
9939
9940 ::
9941
9942       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9943       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9944       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9945       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9946       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9947
9948 Overview:
9949 """""""""
9950
9951 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9952
9953 Arguments:
9954 """"""""""
9955
9956 The argument and return value are floating point numbers of the same
9957 type.
9958
9959 Semantics:
9960 """"""""""
9961
9962 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9963 would, and handles error conditions in the same way.
9964
9965 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9966 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9967
9968 Syntax:
9969 """""""
9970
9971 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9972 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9973 all types however.
9974
9975 ::
9976
9977       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9978       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9979       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9980       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9981       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9982
9983 Overview:
9984 """""""""
9985
9986 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9987
9988 Arguments:
9989 """"""""""
9990
9991 The argument and return value are floating point numbers of the same
9992 type.
9993
9994 Semantics:
9995 """"""""""
9996
9997 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9998 would, and handles error conditions in the same way.
9999
10000 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10002
10003 Syntax:
10004 """""""
10005
10006 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10007 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10008 all types however.
10009
10010 ::
10011
10012       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10013       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10014       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10015       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10016       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10017
10018 Overview:
10019 """""""""
10020
10021 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10022
10023 Arguments:
10024 """"""""""
10025
10026 The argument and return value are floating point numbers of the same
10027 type.
10028
10029 Semantics:
10030 """"""""""
10031
10032 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10033 would, and handles error conditions in the same way.
10034
10035 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10037
10038 Syntax:
10039 """""""
10040
10041 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10042 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10043 all types however.
10044
10045 ::
10046
10047       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10048       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10049       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10050       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10051       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10052
10053 Overview:
10054 """""""""
10055
10056 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10057 operation.
10058
10059 Arguments:
10060 """"""""""
10061
10062 The argument and return value are floating point numbers of the same
10063 type.
10064
10065 Semantics:
10066 """"""""""
10067
10068 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10069 would, and does not set errno.
10070
10071 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10073
10074 Syntax:
10075 """""""
10076
10077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10078 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10079 all types however.
10080
10081 ::
10082
10083       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10084       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10085       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10086       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10087       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10088
10089 Overview:
10090 """""""""
10091
10092 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10093 operand.
10094
10095 Arguments:
10096 """"""""""
10097
10098 The argument and return value are floating point numbers of the same
10099 type.
10100
10101 Semantics:
10102 """"""""""
10103
10104 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10105 would, and handles error conditions in the same way.
10106
10107 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10109
10110 Syntax:
10111 """""""
10112
10113 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10114 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10115 all types however.
10116
10117 ::
10118
10119       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10120       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10121       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10122       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10123       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10124
10125 Overview:
10126 """""""""
10127
10128 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10129 arguments.
10130
10131
10132 Arguments:
10133 """"""""""
10134
10135 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10136 type.
10137
10138 Semantics:
10139 """"""""""
10140
10141 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10142 fmin.
10143
10144 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10145 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10146 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10147 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10148
10149 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10150 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10151
10152 Syntax:
10153 """""""
10154
10155 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10156 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10157 all types however.
10158
10159 ::
10160
10161       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10162       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10163       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10164       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10165       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10166
10167 Overview:
10168 """""""""
10169
10170 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10171 arguments.
10172
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10178 type.
10179
10180 Semantics:
10181 """"""""""
10182 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10183 fmax.
10184
10185 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10186 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10187 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10188 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10189
10190 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10192
10193 Syntax:
10194 """""""
10195
10196 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10197 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10198 all types however.
10199
10200 ::
10201
10202       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10203       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10204       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10205       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10206       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10207
10208 Overview:
10209 """""""""
10210
10211 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10212 first operand and the sign of the second operand.
10213
10214 Arguments:
10215 """"""""""
10216
10217 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10218 type.
10219
10220 Semantics:
10221 """"""""""
10222
10223 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10224 functions would, and handles error conditions in the same way.
10225
10226 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10228
10229 Syntax:
10230 """""""
10231
10232 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10233 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10234 all types however.
10235
10236 ::
10237
10238       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10239       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10240       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10241       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10242       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10243
10244 Overview:
10245 """""""""
10246
10247 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10248
10249 Arguments:
10250 """"""""""
10251
10252 The argument and return value are floating point numbers of the same
10253 type.
10254
10255 Semantics:
10256 """"""""""
10257
10258 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10259 would, and handles error conditions in the same way.
10260
10261 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10263
10264 Syntax:
10265 """""""
10266
10267 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10268 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10269 all types however.
10270
10271 ::
10272
10273       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10274       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10275       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10276       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10277       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10278
10279 Overview:
10280 """""""""
10281
10282 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10283
10284 Arguments:
10285 """"""""""
10286
10287 The argument and return value are floating point numbers of the same
10288 type.
10289
10290 Semantics:
10291 """"""""""
10292
10293 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10294 would, and handles error conditions in the same way.
10295
10296 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10298
10299 Syntax:
10300 """""""
10301
10302 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10303 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10304 all types however.
10305
10306 ::
10307
10308       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10309       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10310       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10311       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10312       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10313
10314 Overview:
10315 """""""""
10316
10317 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10318 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10319
10320 Arguments:
10321 """"""""""
10322
10323 The argument and return value are floating point numbers of the same
10324 type.
10325
10326 Semantics:
10327 """"""""""
10328
10329 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10330 would, and handles error conditions in the same way.
10331
10332 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10334
10335 Syntax:
10336 """""""
10337
10338 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10339 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10340 all types however.
10341
10342 ::
10343
10344       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10345       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10346       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10347       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10348       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10349
10350 Overview:
10351 """""""""
10352
10353 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10354 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10355 operand isn't an integer.
10356
10357 Arguments:
10358 """"""""""
10359
10360 The argument and return value are floating point numbers of the same
10361 type.
10362
10363 Semantics:
10364 """"""""""
10365
10366 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10367 would, and handles error conditions in the same way.
10368
10369 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10371
10372 Syntax:
10373 """""""
10374
10375 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10376 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10377 all types however.
10378
10379 ::
10380
10381       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10382       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10383       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10384       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10385       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10386
10387 Overview:
10388 """""""""
10389
10390 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10391 nearest integer.
10392
10393 Arguments:
10394 """"""""""
10395
10396 The argument and return value are floating point numbers of the same
10397 type.
10398
10399 Semantics:
10400 """"""""""
10401
10402 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10403 functions would, and handles error conditions in the same way.
10404
10405 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10407
10408 Syntax:
10409 """""""
10410
10411 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10412 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10413 all types however.
10414
10415 ::
10416
10417       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10418       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10419       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10420       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10421       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10422
10423 Overview:
10424 """""""""
10425
10426 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10427 nearest integer.
10428
10429 Arguments:
10430 """"""""""
10431
10432 The argument and return value are floating point numbers of the same
10433 type.
10434
10435 Semantics:
10436 """"""""""
10437
10438 This function returns the same values as the libm ``round``
10439 functions would, and handles error conditions in the same way.
10440
10441 Bit Manipulation Intrinsics
10442 ---------------------------
10443
10444 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10445 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10446
10447 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10449
10450 Syntax:
10451 """""""
10452
10453 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10454 integer type.
10455
10456 ::
10457
10458       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10459       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10460       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10461
10462 Overview:
10463 """""""""
10464
10465 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10466 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10467 ``0b7654321``.
10468
10469 Semantics:
10470 """"""""""
10471
10472 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10473 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10474
10475 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10477
10478 Syntax:
10479 """""""
10480
10481 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10482 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10483
10484 ::
10485
10486       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10487       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10488       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10489
10490 Overview:
10491 """""""""
10492
10493 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10494 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10495 These are useful for performing operations on data that is not in the
10496 target's native byte order.
10497
10498 Semantics:
10499 """"""""""
10500
10501 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10502 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10503 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10504 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10505 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10506 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10507 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10508 respectively).
10509
10510 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10511 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10512
10513 Syntax:
10514 """""""
10515
10516 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10517 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10518 support all bit widths or vector types, however.
10519
10520 ::
10521
10522       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10523       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10524       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10525       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10526       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10527       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10528
10529 Overview:
10530 """""""""
10531
10532 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10533 in a value.
10534
10535 Arguments:
10536 """"""""""
10537
10538 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10539 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10540 match the argument type.
10541
10542 Semantics:
10543 """"""""""
10544
10545 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10546 each element of a vector.
10547
10548 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10550
10551 Syntax:
10552 """""""
10553
10554 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10555 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10556 targets support all bit widths or vector types, however.
10557
10558 ::
10559
10560       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10561       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10562       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10563       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10564       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10565       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10566
10567 Overview:
10568 """""""""
10569
10570 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10571 leading zeros in a variable.
10572
10573 Arguments:
10574 """"""""""
10575
10576 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10577 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10578 type must match the first argument type.
10579
10580 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10581 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10582 defined result. Historically some architectures did not provide a
10583 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10584 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10585
10586 Semantics:
10587 """"""""""
10588
10589 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10590 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10591 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10592 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10593 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10594
10595 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10597
10598 Syntax:
10599 """""""
10600
10601 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10602 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10603 support all bit widths or vector types, however.
10604
10605 ::
10606
10607       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10608       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10609       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10610       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10611       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10612       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10613
10614 Overview:
10615 """""""""
10616
10617 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10618 trailing zeros.
10619
10620 Arguments:
10621 """"""""""
10622
10623 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10624 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10625 type must match the first argument type.
10626
10627 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10628 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10629 defined result. Historically some architectures did not provide a
10630 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10631 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10632
10633 Semantics:
10634 """"""""""
10635
10636 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10637 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10638 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10639 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10640 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10641
10642 .. _int_overflow:
10643
10644 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10645 -----------------------------------
10646
10647 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10648
10649 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10651
10652 Syntax:
10653 """""""
10654
10655 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10656 on any integer bit width.
10657
10658 ::
10659
10660       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10661       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10662       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10663
10664 Overview:
10665 """""""""
10666
10667 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10668 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10669 occurred during the signed summation.
10670
10671 Arguments:
10672 """"""""""
10673
10674 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10675 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10676 bit width. The second element of the result structure must be of type
10677 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10678 addition.
10679
10680 Semantics:
10681 """"""""""
10682
10683 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10684 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10685 first element of which is the signed summation, and the second element
10686 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10687 overflow.
10688
10689 Examples:
10690 """""""""
10691
10692 .. code-block:: llvm
10693
10694       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10695       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10696       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10697       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10698
10699 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10701
10702 Syntax:
10703 """""""
10704
10705 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10706 on any integer bit width.
10707
10708 ::
10709
10710       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10711       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10712       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10713
10714 Overview:
10715 """""""""
10716
10717 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10718 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10719 occurred during the unsigned summation.
10720
10721 Arguments:
10722 """"""""""
10723
10724 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10725 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10726 bit width. The second element of the result structure must be of type
10727 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10728 addition.
10729
10730 Semantics:
10731 """"""""""
10732
10733 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10734 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10735 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10736 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10737
10738 Examples:
10739 """""""""
10740
10741 .. code-block:: llvm
10742
10743       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10744       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10745       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10746       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10747
10748 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10750
10751 Syntax:
10752 """""""
10753
10754 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10755 on any integer bit width.
10756
10757 ::
10758
10759       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10760       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10761       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10762
10763 Overview:
10764 """""""""
10765
10766 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10767 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10768 overflow occurred during the signed subtraction.
10769
10770 Arguments:
10771 """"""""""
10772
10773 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10774 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10775 bit width. The second element of the result structure must be of type
10776 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10777 subtraction.
10778
10779 Semantics:
10780 """"""""""
10781
10782 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10783 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10784 first element of which is the subtraction, and the second element of
10785 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10786 overflow.
10787
10788 Examples:
10789 """""""""
10790
10791 .. code-block:: llvm
10792
10793       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10794       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10795       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10796       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10797
10798 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10800
10801 Syntax:
10802 """""""
10803
10804 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10805 on any integer bit width.
10806
10807 ::
10808
10809       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10810       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10811       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10812
10813 Overview:
10814 """""""""
10815
10816 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10817 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10818 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10819
10820 Arguments:
10821 """"""""""
10822
10823 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10824 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10825 bit width. The second element of the result structure must be of type
10826 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10827 subtraction.
10828
10829 Semantics:
10830 """"""""""
10831
10832 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10833 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10834 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10835 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10836 overflow.
10837
10838 Examples:
10839 """""""""
10840
10841 .. code-block:: llvm
10842
10843       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10844       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10845       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10846       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10847
10848 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10850
10851 Syntax:
10852 """""""
10853
10854 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10855 on any integer bit width.
10856
10857 ::
10858
10859       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10860       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10861       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10862
10863 Overview:
10864 """""""""
10865
10866 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10867 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10868 overflow occurred during the signed multiplication.
10869
10870 Arguments:
10871 """"""""""
10872
10873 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10874 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10875 bit width. The second element of the result structure must be of type
10876 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10877 multiplication.
10878
10879 Semantics:
10880 """"""""""
10881
10882 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10883 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10884 the first element of which is the multiplication, and the second element
10885 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10886 overflow.
10887
10888 Examples:
10889 """""""""
10890
10891 .. code-block:: llvm
10892
10893       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10894       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10895       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10896       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10897
10898 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10900
10901 Syntax:
10902 """""""
10903
10904 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10905 on any integer bit width.
10906
10907 ::
10908
10909       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10910       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10911       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10912
10913 Overview:
10914 """""""""
10915
10916 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10917 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10918 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10919
10920 Arguments:
10921 """"""""""
10922
10923 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10924 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10925 bit width. The second element of the result structure must be of type
10926 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10927 multiplication.
10928
10929 Semantics:
10930 """"""""""
10931
10932 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10933 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10934 the first element of which is the multiplication, and the second
10935 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10936 resulted in an overflow.
10937
10938 Examples:
10939 """""""""
10940
10941 .. code-block:: llvm
10942
10943       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10944       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10945       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10946       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10947
10948 Specialised Arithmetic Intrinsics
10949 ---------------------------------
10950
10951 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10953
10954 Syntax:
10955 """""""
10956
10957 ::
10958
10959       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10960       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10961
10962 Overview:
10963 """""""""
10964
10965 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10966 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10967 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10968 defined by IEEE-754-2008 to be:
10969
10970 ::
10971
10972       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10973       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10974       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10975
10976 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10977 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10978 according to section 6.2.
10979
10980 Examples of non-canonical encodings:
10981
10982 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10983   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10984 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10985   encodings.
10986 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10987   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10988   a zero of the same sign by this operation.
10989
10990 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10991 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10992 quiet NaN result.
10993
10994 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10995 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10996 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10997 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10998
10999 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11000
11001 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11002 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11003   to ``(x == y)``
11004
11005 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11006 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11007
11008 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11009 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11010 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11011 usual methods.
11012
11013 The canonicalization operation may be optimized away if:
11014
11015 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11016   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11017 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11018   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11019
11020 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11022
11023 Syntax:
11024 """""""
11025
11026 ::
11027
11028       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11029       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11030
11031 Overview:
11032 """""""""
11033
11034 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11035 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11036 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11037 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11038 and add instructions.
11039
11040 Arguments:
11041 """"""""""
11042
11043 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11044 multiplicands, a and b, and an addend c.
11045
11046 Semantics:
11047 """"""""""
11048
11049 The expression:
11050
11051 ::
11052
11053       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11054
11055 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11056 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11057 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11058 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11059 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11060 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11061
11062 Examples:
11063 """""""""
11064
11065 .. code-block:: llvm
11066
11067       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11068
11069 Half Precision Floating Point Intrinsics
11070 ----------------------------------------
11071
11072 For most target platforms, half precision floating point is a
11073 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11074 but does not support computation in the format.
11075
11076 This means that code must first load the half-precision floating point
11077 value as an i16, then convert it to float with
11078 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11079 then be performed on the float value (including extending to double
11080 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11081 if needed, then converted to i16 with
11082 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11083 i16 value.
11084
11085 .. _int_convert_to_fp16:
11086
11087 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11089
11090 Syntax:
11091 """""""
11092
11093 ::
11094
11095       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11096       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11097
11098 Overview:
11099 """""""""
11100
11101 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11102 conventional floating point type to half precision floating point format.
11103
11104 Arguments:
11105 """"""""""
11106
11107 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11108 converted.
11109
11110 Semantics:
11111 """"""""""
11112
11113 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11114 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11115 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11116
11117 Examples:
11118 """""""""
11119
11120 .. code-block:: llvm
11121
11122       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11123       store i16 %res, i16* @x, align 2
11124
11125 .. _int_convert_from_fp16:
11126
11127 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11129
11130 Syntax:
11131 """""""
11132
11133 ::
11134
11135       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11136       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11137
11138 Overview:
11139 """""""""
11140
11141 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11142 conversion from half precision floating point format to single precision
11143 floating point format.
11144
11145 Arguments:
11146 """"""""""
11147
11148 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11149 converted.
11150
11151 Semantics:
11152 """"""""""
11153
11154 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11155 conversion from half single precision floating point format to single
11156 precision floating point format. The input half-float value is
11157 represented by an ``i16`` value.
11158
11159 Examples:
11160 """""""""
11161
11162 .. code-block:: llvm
11163
11164       %a = load i16, i16* @x, align 2
11165       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11166
11167 .. _dbg_intrinsics:
11168
11169 Debugger Intrinsics
11170 -------------------
11171
11172 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11173 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11174 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11175 document.
11176
11177 Exception Handling Intrinsics
11178 -----------------------------
11179
11180 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11181 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11182 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11183
11184 .. _int_trampoline:
11185
11186 Trampoline Intrinsics
11187 ---------------------
11188
11189 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11190 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11191 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11192 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11193 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11194 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11195 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11196 extension.
11197
11198 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11199 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11200 It can be created as follows:
11201
11202 .. code-block:: llvm
11203
11204       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11205       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11206       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11207       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11208       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11209
11210 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11211 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11212
11213 .. _int_it:
11214
11215 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11217
11218 Syntax:
11219 """""""
11220
11221 ::
11222
11223       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11224
11225 Overview:
11226 """""""""
11227
11228 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11229 turning it into a trampoline.
11230
11231 Arguments:
11232 """"""""""
11233
11234 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11235 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11236 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11237 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11238 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11239 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11240 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11241 bitcast to an ``i8*``.
11242
11243 Semantics:
11244 """"""""""
11245
11246 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11247 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11248 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11249 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11250 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11251 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11252 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11253 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11254 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11255 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11256 modified, then the effect of any later call to the returned function
11257 pointer is undefined.
11258
11259 .. _int_at:
11260
11261 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11263
11264 Syntax:
11265 """""""
11266
11267 ::
11268
11269       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11270
11271 Overview:
11272 """""""""
11273
11274 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11275 a trampoline (passed as ``tramp``).
11276
11277 Arguments:
11278 """"""""""
11279
11280 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11281 code filled in by a previous call to
11282 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11283
11284 Semantics:
11285 """"""""""
11286
11287 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11288 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11289 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11290 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11291 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11292
11293 .. _int_mload_mstore:
11294
11295 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11296 ---------------------------------------
11297
11298 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.
11299
11300 .. _int_mload:
11301
11302 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11304
11305 Syntax:
11306 """""""
11307 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11308
11309 ::
11310
11311       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11312       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11313       ;; The data is a vector of pointers to double
11314       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11315       ;; The data is a vector of function pointers
11316       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11317
11318 Overview:
11319 """""""""
11320
11321 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.
11322
11323
11324 Arguments:
11325 """"""""""
11326
11327 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.
11328
11329
11330 Semantics:
11331 """"""""""
11332
11333 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.
11334 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.
11335
11336
11337 ::
11338
11339        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11340
11341        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11342        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11343        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11344
11345 .. _int_mstore:
11346
11347 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11348 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11349
11350 Syntax:
11351 """""""
11352 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11353
11354 ::
11355
11356        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11357        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11358        ;; The data is a vector of pointers to double
11359        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11360        ;; The data is a vector of function pointers
11361        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11362
11363 Overview:
11364 """""""""
11365
11366 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.
11367
11368 Arguments:
11369 """"""""""
11370
11371 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.
11372
11373
11374 Semantics:
11375 """"""""""
11376
11377 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.
11378 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.
11379
11380 ::
11381
11382        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11383
11384        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11385        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11386        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11387        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11388
11389
11390 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11391 -------------------------------------------
11392
11393 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.
11394
11395 .. _int_mgather:
11396
11397 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11399
11400 Syntax:
11401 """""""
11402 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11403
11404 ::
11405
11406       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11407       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11408       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11409
11410 Overview:
11411 """""""""
11412
11413 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.
11414
11415
11416 Arguments:
11417 """"""""""
11418
11419 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.
11420
11421
11422 Semantics:
11423 """"""""""
11424
11425 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.
11426 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.
11427
11428
11429 ::
11430
11431        %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>)
11432
11433        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11434        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11435        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11436        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11437        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11438
11439        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11440        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11441        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11442        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11443
11444        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11445        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11446        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11447        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11448
11449 .. _int_mscatter:
11450
11451 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11453
11454 Syntax:
11455 """""""
11456 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11457
11458 ::
11459
11460        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11461        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11462        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11463
11464 Overview:
11465 """""""""
11466
11467 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.
11468
11469 Arguments:
11470 """"""""""
11471
11472 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.
11473
11474
11475 Semantics:
11476 """"""""""
11477
11478 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11479
11480 ::
11481
11482        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11483        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11484
11485        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11486        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11487        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11488        ..
11489        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11490        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11491        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11492        ..
11493        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11494        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11495        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11496        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11497        ..
11498        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11499
11500
11501 Memory Use Markers
11502 ------------------
11503
11504 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11505 memory objects and ranges where variables are immutable.
11506
11507 .. _int_lifestart:
11508
11509 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11511
11512 Syntax:
11513 """""""
11514
11515 ::
11516
11517       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11518
11519 Overview:
11520 """""""""
11521
11522 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11523 object's lifetime.
11524
11525 Arguments:
11526 """"""""""
11527
11528 The first argument is a constant integer representing the size of the
11529 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11530 to the object.
11531
11532 Semantics:
11533 """"""""""
11534
11535 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11536 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11537 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11538 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11539
11540 .. _int_lifeend:
11541
11542 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11543 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11544
11545 Syntax:
11546 """""""
11547
11548 ::
11549
11550       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11551
11552 Overview:
11553 """""""""
11554
11555 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11556 object's lifetime.
11557
11558 Arguments:
11559 """"""""""
11560
11561 The first argument is a constant integer representing the size of the
11562 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11563 to the object.
11564
11565 Semantics:
11566 """"""""""
11567
11568 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11569 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11570 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11571 object following this intrinsic may be removed as dead.
11572
11573 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11574 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11575
11576 Syntax:
11577 """""""
11578
11579 ::
11580
11581       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11582
11583 Overview:
11584 """""""""
11585
11586 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11587 a memory object will not change.
11588
11589 Arguments:
11590 """"""""""
11591
11592 The first argument is a constant integer representing the size of the
11593 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11594 to the object.
11595
11596 Semantics:
11597 """"""""""
11598
11599 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11600 the return value, the referenced memory location is constant and
11601 unchanging.
11602
11603 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11605
11606 Syntax:
11607 """""""
11608
11609 ::
11610
11611       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11612
11613 Overview:
11614 """""""""
11615
11616 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11617 memory object are mutable.
11618
11619 Arguments:
11620 """"""""""
11621
11622 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11623 The second argument is a constant integer representing the size of the
11624 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11625 pointer to the object.
11626
11627 Semantics:
11628 """"""""""
11629
11630 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11631
11632 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11634
11635 Syntax:
11636 """""""
11637
11638 ::
11639
11640       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11641
11642 Overview:
11643 """""""""
11644
11645 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11646 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11647 value that does not carry the invariant information.
11648
11649
11650 Arguments:
11651 """"""""""
11652
11653 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11654 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11655
11656 Semantics:
11657 """"""""""
11658
11659 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11660 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11661
11662 General Intrinsics
11663 ------------------
11664
11665 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11666 purpose.
11667
11668 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11670
11671 Syntax:
11672 """""""
11673
11674 ::
11675
11676       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11677
11678 Overview:
11679 """""""""
11680
11681 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11682
11683 Arguments:
11684 """"""""""
11685
11686 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11687 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11688 source file name, and the last argument is the line number.
11689
11690 Semantics:
11691 """"""""""
11692
11693 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11694 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11695 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11696 ignored by code generation and optimization.
11697
11698 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11700
11701 Syntax:
11702 """""""
11703
11704 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11705 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11706 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11707 '``0``'.
11708
11709 ::
11710
11711       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11712       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11713       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11714       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11715       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11716
11717 Overview:
11718 """""""""
11719
11720 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11721
11722 Arguments:
11723 """"""""""
11724
11725 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11726 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11727 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11728 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11729
11730 Semantics:
11731 """"""""""
11732
11733 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11734 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11735 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11736 generation and optimization.
11737
11738 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11740
11741 Syntax:
11742 """""""
11743
11744 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11745 any integer bit width.
11746
11747 ::
11748
11749       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11750       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11751       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11752       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11753       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11754
11755 Overview:
11756 """""""""
11757
11758 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11759
11760 Arguments:
11761 """"""""""
11762
11763 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11764 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11765 global string which is the source file name, and the last argument is
11766 the line number. It returns the value of the first argument.
11767
11768 Semantics:
11769 """"""""""
11770
11771 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11772 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11773 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11774 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11775
11776 '``llvm.trap``' Intrinsic
11777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11778
11779 Syntax:
11780 """""""
11781
11782 ::
11783
11784       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11785
11786 Overview:
11787 """""""""
11788
11789 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11790
11791 Arguments:
11792 """"""""""
11793
11794 None.
11795
11796 Semantics:
11797 """"""""""
11798
11799 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11800 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11801 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11802
11803 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11805
11806 Syntax:
11807 """""""
11808
11809 ::
11810
11811       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11812
11813 Overview:
11814 """""""""
11815
11816 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11817
11818 Arguments:
11819 """"""""""
11820
11821 None.
11822
11823 Semantics:
11824 """"""""""
11825
11826 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11827 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11828 debugger.
11829
11830 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11831 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11832
11833 Syntax:
11834 """""""
11835
11836 ::
11837
11838       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11839
11840 Overview:
11841 """""""""
11842
11843 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11844 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11845 is placed on the stack before local variables.
11846
11847 Arguments:
11848 """"""""""
11849
11850 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11851 The first argument is the value loaded from the stack guard
11852 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11853 enough space to hold the value of the guard.
11854
11855 Semantics:
11856 """"""""""
11857
11858 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11859 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11860 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11861 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11862 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11863 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11864 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11865
11866 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11868
11869 Syntax:
11870 """""""
11871
11872 ::
11873
11874       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11875
11876 Overview:
11877 """""""""
11878
11879 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11880 created stack protector and if they are not equal calls the
11881 ``__stack_chk_fail()`` function.
11882
11883 Arguments:
11884 """"""""""
11885
11886 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11887 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11888
11889 Semantics:
11890 """"""""""
11891
11892 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11893 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11894 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11895
11896 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11897 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11898 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11899 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11900 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11901 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11902 codegen after the tail call decision has occurred.
11903
11904 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11905 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11906
11907 Syntax:
11908 """""""
11909
11910 ::
11911
11912       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11913       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11914
11915 Overview:
11916 """""""""
11917
11918 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11919 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11920 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11921 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11922 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11923 other object.
11924
11925 Arguments:
11926 """"""""""
11927
11928 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11929 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11930 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11931 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11932 only accepts constants.
11933
11934 Semantics:
11935 """"""""""
11936
11937 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11938 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11939 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11940 on the ``min`` argument).
11941
11942 '``llvm.expect``' Intrinsic
11943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11944
11945 Syntax:
11946 """""""
11947
11948 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11949 integer bit width.
11950
11951 ::
11952
11953       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11954       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11955       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11956
11957 Overview:
11958 """""""""
11959
11960 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11961 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11962
11963 Arguments:
11964 """"""""""
11965
11966 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11967 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11968 constant value, variables are not allowed.
11969
11970 Semantics:
11971 """"""""""
11972
11973 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11974
11975 .. _int_assume:
11976
11977 '``llvm.assume``' Intrinsic
11978 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11979
11980 Syntax:
11981 """""""
11982
11983 ::
11984
11985       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11986
11987 Overview:
11988 """""""""
11989
11990 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11991 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11992 of the code.
11993
11994 Arguments:
11995 """"""""""
11996
11997 The condition which the optimizer may assume is always true.
11998
11999 Semantics:
12000 """"""""""
12001
12002 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12003 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12004 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12005 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12006 violated during execution, the behavior is undefined.
12007
12008 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12009 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12010 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12011 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12012 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12013 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12014 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12015 optimizer.
12016
12017 .. _bitset.test:
12018
12019 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12020 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12021
12022 Syntax:
12023 """""""
12024
12025 ::
12026
12027       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12028
12029
12030 Arguments:
12031 """"""""""
12032
12033 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12034 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12035
12036 Overview:
12037 """""""""
12038
12039 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12040 member of the given bitset.
12041
12042 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12044
12045 Syntax:
12046 """""""
12047
12048 ::
12049
12050       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12051
12052 Overview:
12053 """""""""
12054
12055 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12056 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12057 with an invoke instruction.
12058
12059 Arguments:
12060 """"""""""
12061
12062 None.
12063
12064 Semantics:
12065 """"""""""
12066
12067 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12068 by codegen.
12069
12070 Stack Map Intrinsics
12071 --------------------
12072
12073 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12074 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12075 are described in :doc:`StackMaps`.