7f1a97428ee2b6f4b8964ada9a66107d071f2241
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
410     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
411     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
412     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
413     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
414     sequence.
415
416     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
417     preserving as many registers as possible (all the registers that are
418     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
419
420     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
421     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
422     caller/callee-saved registers.
423
424     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
425     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
426
427     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
428       RDI and RAX.
429 "``cc <n>``" - Numbered convention
430     Any calling convention may be specified by number, allowing
431     target-specific calling conventions to be used. Target specific
432     calling conventions start at 64.
433
434 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
435 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
436 convention.
437
438 .. _visibilitystyles:
439
440 Visibility Styles
441 -----------------
442
443 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
444 styles:
445
446 "``default``" - Default style
447     On targets that use the ELF object file format, default visibility
448     means that the declaration is visible to other modules and, in
449     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
450     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
451     to other modules. Default visibility corresponds to "external
452     linkage" in the language.
453 "``hidden``" - Hidden style
454     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
455     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
456     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
457     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
458     library) can reference it directly.
459 "``protected``" - Protected style
460     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
461     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
462     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
463     cannot be overridden by another module.
464
465 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
466 visibility.
467
468 .. _dllstorageclass:
469
470 DLL Storage Classes
471 -------------------
472
473 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
474 DLL storage class:
475
476 ``dllimport``
477     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
478     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
479     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
480     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
481 ``dllexport``
482     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
483     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
484     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
485     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
486     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
487     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
488
489 .. _tls_model:
490
491 Thread Local Storage Models
492 ---------------------------
493
494 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
495 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
496 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
497 TLS model may be specified:
498
499 ``localdynamic``
500     For variables that are only used within the current shared library.
501 ``initialexec``
502     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
503 ``localexec``
504     For variables defined in the executable and only used within it.
505
506 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
507
508 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
509 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
510 more information on under which circumstances the different models may
511 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
512 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
513
514 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
515 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
516
517 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
518 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
519
520 .. _namedtypes:
521
522 Structure Types
523 ---------------
524
525 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
526 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
527 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
528 to forward declare a type that is not yet available.
529
530 An example of an identified structure specification is:
531
532 .. code-block:: llvm
533
534     %mytype = type { %mytype*, i32 }
535
536 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
537 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
538
539 .. _globalvars:
540
541 Global Variables
542 ----------------
543
544 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
545 instead of run-time.
546
547 Global variable definitions must be initialized.
548
549 Global variables in other translation units can also be declared, in which
550 case they don't have an initializer.
551
552 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
553 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
554
555 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
556 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
557 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
558 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
559 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
560 variable.
561
562 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
563 constant, even if the final definition of the global is not. This
564 capability can be used to enable slightly better optimization of the
565 program, but requires the language definition to guarantee that
566 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
567 units that do not include the definition.
568
569 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
570 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
571 always define a pointer to their "content" type because they describe a
572 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
573 pointers.
574
575 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
576 that the address is not significant, only the content. Constants marked
577 like this can be merged with other constants if they have the same
578 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
579 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
580 whose address is significant.
581
582 A global variable may be declared to reside in a target-specific
583 numbered address space. For targets that support them, address spaces
584 may affect how optimizations are performed and/or what target
585 instructions are used to access the variable. The default address space
586 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
587
588 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
589 target supports it, it will emit globals to the section specified.
590 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
591 support.
592
593 By default, global initializers are optimized by assuming that global
594 variables defined within the module are not modified from their
595 initial values before the start of the global initializer. This is
596 true even for variables potentially accessible from outside the
597 module, including those with external linkage or appearing in
598 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
599 by marking the variable with ``externally_initialized``.
600
601 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
602 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
603 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
604 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
605 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
606 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
607 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
608 assume that the globals are densely packed in their section and try to
609 iterate over them as an array, alignment padding would break this
610 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
611
612 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
613
614 Variables and aliases can have a
615 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
616
617 Syntax::
618
619     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
620                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
621                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
622                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
623                          [, align <Alignment>]
624
625 For example, the following defines a global in a numbered address space
626 with an initializer, section, and alignment:
627
628 .. code-block:: llvm
629
630     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
631
632 The following example just declares a global variable
633
634 .. code-block:: llvm
635
636    @G = external global i32
637
638 The following example defines a thread-local global with the
639 ``initialexec`` TLS model:
640
641 .. code-block:: llvm
642
643     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
644
645 .. _functionstructure:
646
647 Functions
648 ---------
649
650 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
651 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
652 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
653 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
654 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
655 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
656 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
657 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
658 an optional section, an optional alignment,
659 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
660 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
661 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
662 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
663 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
664 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
665
666 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
667 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
668 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
669 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
670 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
671 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
672 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
673 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
674 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
675
676 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
677 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
678 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
679 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
680 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
681 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
682 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
683 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
684 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
685
686 The first basic block in a function is special in two ways: it is
687 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
688 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
689 the entry block of a function). Because the block can have no
690 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
691
692 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
693 target supports it, it will emit functions to the section specified.
694 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
695
696 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
697 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
698 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
699 is specified, the function is forced to have at least that much
700 alignment. All alignments must be a power of 2.
701
702 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
703 be significant and two identical functions can be merged.
704
705 Syntax::
706
707     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
708            [cconv] [ret attrs]
709            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
710            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
711            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
712            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
713
714 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
715 argument is of the following form:
716
717 Syntax::
718
719    <type> [parameter Attrs] [name]
720
721
722 .. _langref_aliases:
723
724 Aliases
725 -------
726
727 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
728 are just a new symbol and metadata for an existing position.
729
730 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
731 constant expression.
732
733 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
734 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
735 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
736
737 Syntax::
738
739     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
740
741 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
742 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
743 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
744
745 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
746 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
747 to the same content.
748
749 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
750 some can only be checked when producing an object file:
751
752 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
753   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
754
755 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
756   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
757   object file.
758
759 * No global value in the expression can be a declaration, since that
760   would require a relocation, which is not possible.
761
762 .. _langref_comdats:
763
764 Comdats
765 -------
766
767 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
768
769 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
770 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
771 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
772 aliasee computes to, if any.
773
774 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
775 choose between keys in two different object files.
776
777 Syntax::
778
779     $<Name> = comdat SelectionKind
780
781 The selection kind must be one of the following:
782
783 ``any``
784     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
785 ``exactmatch``
786     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
787     same data.
788 ``largest``
789     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
790 ``noduplicates``
791     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
792 ``samesize``
793     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
794     same amount of data.
795
796 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
797 ``any`` as a selection kind.
798
799 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
800 the COMDAT key's section is the largest:
801
802 .. code-block:: llvm
803
804    $foo = comdat largest
805    @foo = global i32 2, comdat($foo)
806
807    define void @bar() comdat($foo) {
808      ret void
809    }
810
811 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
812 the global name:
813
814 .. code-block:: llvm
815
816   $foo = comdat any
817   @foo = global i32 2, comdat
818
819
820 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
821 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
822 and another COMDAT section with selection kind
823 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
824 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
825
826 There are some restrictions on the properties of the global object.
827 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
828 targeting COFF.
829 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
830 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
831 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
832 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
833 if a collision occurs in the symbol table.
834
835 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
836 For example:
837
838 .. code-block:: llvm
839
840    $foo = comdat any
841    $bar = comdat any
842    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
843    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
844
845 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
846 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
847 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
848 sections.
849
850 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
851 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
852 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
853 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
854 is supplied to `llc`).
855
856 .. _namedmetadatastructure:
857
858 Named Metadata
859 --------------
860
861 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
862 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
863 operands for a named metadata.
864
865 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
866    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
867    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
868    are still valid, which allows any character to be part of a name.
869
870 Syntax::
871
872     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
873     !0 = !{!"zero"}
874     !1 = !{!"one"}
875     !2 = !{!"two"}
876     ; A named metadata.
877     !name = !{!0, !1, !2}
878
879 .. _paramattrs:
880
881 Parameter Attributes
882 --------------------
883
884 The return type and each parameter of a function type may have a set of
885 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
886 used to communicate additional information about the result or
887 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
888 of the function, not of the function type, so functions with different
889 parameter attributes can have the same function type.
890
891 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
892 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
893 For example:
894
895 .. code-block:: llvm
896
897     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
898     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
899     declare signext i8 @returns_signed_char()
900
901 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
902 ``readonly``) come immediately after the argument list.
903
904 Currently, only the following parameter attributes are defined:
905
906 ``zeroext``
907     This indicates to the code generator that the parameter or return
908     value should be zero-extended to the extent required by the target's
909     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
910     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
911 ``signext``
912     This indicates to the code generator that the parameter or return
913     value should be sign-extended to the extent required by the target's
914     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
915     the callee (for a return value).
916 ``inreg``
917     This indicates that this parameter or return value should be treated
918     in a special target-dependent fashion while emitting code for
919     a function call or return (usually, by putting it in a register as
920     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
921     two different kinds of registers). Use of this attribute is
922     target-specific.
923 ``byval``
924     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
925     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
926     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
927     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
928     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
929     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
930     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
931     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
932     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
933     values.
934
935     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
936     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
937     form and the known alignment of the pointer specified to the call
938     site. If the alignment is not specified, then the code generator
939     makes a target-specific assumption.
940
941 .. _attr_inalloca:
942
943 ``inalloca``
944
945     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
946     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
947     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
948     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
949     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
950     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
951
952     An argument allocation may be used by a call at most once because
953     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
954     used in conjunction with other attributes that affect argument
955     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
956     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
957     large aggregate return values, which means that frontend authors
958     must lower them with ``sret`` pointers.
959
960     When the call site is reached, the argument allocation must have
961     been the most recent stack allocation that is still live, or the
962     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
963     space after an argument allocation and before its call site, but it
964     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
965     <int_stackrestore>`.
966
967     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
968     attribute.
969
970 ``sret``
971     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
972     structure that is the return value of the function in the source
973     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
974     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
975     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
976     the first parameter. This is not a valid attribute for return
977     values.
978
979 ``align <n>``
980     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
981     have the specified alignment.
982
983     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
984     ``byval`` attribute.
985
986 .. _noalias:
987
988 ``noalias``
989     This indicates that objects accessed via pointer values
990     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
991     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
992     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
993     also has additional semantics described below. The caller shares the
994     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
995     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
996     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
997
998     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
999     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1000
1001     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1002     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1003     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1004     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1005     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1006     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1007     storage for any other object accessible to the caller.
1008
1009 ``nocapture``
1010     This indicates that the callee does not make any copies of the
1011     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1012     attribute for return values.
1013
1014 .. _nest:
1015
1016 ``nest``
1017     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1018     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1019     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1020
1021 ``returned``
1022     This indicates that the function always returns the argument as its return
1023     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1024     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1025     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1026     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1027     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1028     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1029
1030 ``nonnull``
1031     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1032     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1033     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1034     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1035     is non-null.
1036
1037 ``dereferenceable(<n>)``
1038     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1039     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1040     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1041     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1042     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1043     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1044     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1045     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1046     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1047
1048 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1049     This indicates that the parameter or return value isn't both
1050     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1051     time. All non-null pointers tagged with
1052     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1053     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1054     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1055     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1056     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1057     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1058     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1059     pointer typed parameters.
1060
1061 .. _gc:
1062
1063 Garbage Collector Strategy Names
1064 --------------------------------
1065
1066 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1067 string:
1068
1069 .. code-block:: llvm
1070
1071     define void @f() gc "name" { ... }
1072
1073 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1074 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1075 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1076 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1077 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1078 which can interoperate with a collector provided externally.
1079
1080 .. _prefixdata:
1081
1082 Prefix Data
1083 -----------
1084
1085 Prefix data is data associated with a function which the code
1086 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1087 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1088 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1089 available through the function pointer while still allowing the
1090 function pointer to be called.
1091
1092 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1093 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1094 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1095 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1096 with a single ``i32``,
1097
1098 .. code-block:: llvm
1099
1100     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1101
1102 The prefix data can be referenced as,
1103
1104 .. code-block:: llvm
1105
1106     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1107     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1108     %b = load i32, i32* %a
1109
1110 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1111 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1112 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1113 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1114 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1115 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1116 data.
1117
1118 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1119 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1120 optimizers but will not be emitted in the object file.
1121
1122 .. _prologuedata:
1123
1124 Prologue Data
1125 -------------
1126
1127 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1128 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1129 function hot-patching and instrumentation.
1130
1131 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1132 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1133 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1134 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1135 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1136 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1137 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1138 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1139
1140 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1141 which encodes the ``nop`` instruction:
1142
1143 .. code-block:: llvm
1144
1145     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1146
1147 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1148 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1149 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1150
1151 .. code-block:: llvm
1152
1153     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1154
1155     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1156
1157 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1158 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1159 optimizers but will not be emitted in the object file.
1160
1161 .. _personalityfn:
1162
1163 Personality Function
1164 --------------------
1165
1166 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1167 to use for exception handling.
1168
1169 .. _attrgrp:
1170
1171 Attribute Groups
1172 ----------------
1173
1174 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1175 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1176 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1177 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1178 group will capture the important command line flags used to build that file.
1179
1180 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1181 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1182 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1183 different groups are merged.
1184
1185 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1186 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1187
1188 .. code-block:: llvm
1189
1190    ; Target-independent attributes:
1191    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1192
1193    ; Target-dependent attributes:
1194    attributes #1 = { "no-sse" }
1195
1196    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1197    define void @f() #0 #1 { ... }
1198
1199 .. _fnattrs:
1200
1201 Function Attributes
1202 -------------------
1203
1204 Function attributes are set to communicate additional information about
1205 a function. Function attributes are considered to be part of the
1206 function, not of the function type, so functions with different function
1207 attributes can have the same function type.
1208
1209 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1210 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1211 example:
1212
1213 .. code-block:: llvm
1214
1215     define void @f() noinline { ... }
1216     define void @f() alwaysinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1218     define void @f() optsize { ... }
1219
1220 ``alignstack(<n>)``
1221     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1222     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1223     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1224     parentheses.
1225 ``alwaysinline``
1226     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1227     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1228     inlining size threshold for this caller.
1229 ``builtin``
1230     This indicates that the callee function at a call site should be
1231     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1232     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1233     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1234     attribute.
1235 ``cold``
1236     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1237     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1238     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1239     weight.
1240 ``convergent``
1241     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1242     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1243     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1244     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1245 ``inlinehint``
1246     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1247     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1248     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1249     inliner.
1250 ``jumptable``
1251     This attribute indicates that the function should be added to a
1252     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1253     references to this function should be replaced with a reference to the
1254     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1255     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1256     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1257     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1258 ``minsize``
1259     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1260     passes make choices that keep the code size of this function as small
1261     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1262     performance in order to minimize the size of the generated code.
1263 ``naked``
1264     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1265     function. This can have very system-specific consequences.
1266 ``nobuiltin``
1267     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1268     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1269     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1270     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1271     and on function declarations and definitions.
1272 ``noduplicate``
1273     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1274     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1275     within its parent function, but may not be duplicated within
1276     its parent function.
1277
1278     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1279     be an inlining candidate, provided that the call is not
1280     duplicated by inlining. That implies that the function has
1281     internal linkage and only has one call site, so the original
1282     call is dead after inlining.
1283 ``noimplicitfloat``
1284     This attributes disables implicit floating point instructions.
1285 ``noinline``
1286     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1287     function in any situation. This attribute may not be used together
1288     with the ``alwaysinline`` attribute.
1289 ``nonlazybind``
1290     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1291     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1292     startup time if the function is not called during program startup.
1293 ``noredzone``
1294     This attribute indicates that the code generator should not use a
1295     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1296 ``noreturn``
1297     This function attribute indicates that the function never returns
1298     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1299     function ever does dynamically return.
1300 ``norecurse``
1301     This function attribute indicates that the function does not call itself
1302     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1303     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1304 ``nounwind``
1305     This function attribute indicates that the function never raises an
1306     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1307     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1308     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1309     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1310     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1311 ``optnone``
1312     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1313     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1314     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1315     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1316     attribute; this attribute is also incompatible
1317     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1318
1319     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1320     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1321     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1322     candidates for inlining into the body of this function.
1323 ``optsize``
1324     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1325     passes make choices that keep the code size of this function low,
1326     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1327     long as they do not significantly impact runtime performance.
1328 ``readnone``
1329     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1330     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1331     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1332     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1333     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1334     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1335     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1336     the ``C++`` exception throwing methods.
1337
1338     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1339     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1340     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1341 ``readonly``
1342     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1343     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1344     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1345     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1346     state that may be set in the caller. A readonly function always
1347     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1348     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1349     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1350     methods.
1351
1352     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1353     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1354     the pointer points to.
1355 ``argmemonly``
1356     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1357     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1358     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1359     function can refer to memory only using pointers based on its function
1360     arguments.
1361     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1362     in order to specify that function reads only from its arguments.
1363 ``returns_twice``
1364     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1365     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1366     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1367     functions.
1368 ``safestack``
1369     This attribute indicates that
1370     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1371     protection is enabled for this function.
1372
1373     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1374     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1375     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1376     function will have a ``safestack`` attribute.
1377 ``sanitize_address``
1378     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1379     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1380 ``sanitize_memory``
1381     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1382     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1383 ``sanitize_thread``
1384     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1385     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1386 ``ssp``
1387     This attribute indicates that the function should emit a stack
1388     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1389     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1390     return from the function to see if it has been overwritten. A
1391     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1392     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1393
1394     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1395     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1396     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1397       ``ssp-buffer-size``.
1398
1399     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1400     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1401
1402     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1403     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1404     function will have an ``ssp`` attribute.
1405 ``sspreq``
1406     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1407     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1408     attribute.
1409
1410     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1411     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1412     The specific layout rules are:
1413
1414     #. Large arrays and structures containing large arrays
1415        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1416     #. Small arrays and structures containing small arrays
1417        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1418     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1419        protector.
1420
1421     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1422     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1423     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1424     an ``sspreq`` attribute.
1425 ``sspstrong``
1426     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1427     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1428     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1429     will enable protectors for functions with:
1430
1431     - Arrays of any size and type
1432     - Aggregates containing an array of any size and type.
1433     - Calls to alloca().
1434     - Local variables that have had their address taken.
1435
1436     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1437     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1438     The specific layout rules are:
1439
1440     #. Large arrays and structures containing large arrays
1441        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1442     #. Small arrays and structures containing small arrays
1443        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1444     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1445        protector.
1446
1447     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1448
1449     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1450     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1451     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1452 ``"thunk"``
1453     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1454     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1455     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1456     match the thunk target prototype.
1457 ``uwtable``
1458     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1459     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1460     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1461     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1462     units.
1463
1464
1465 .. _opbundles:
1466
1467 Operand Bundles
1468 ---------------
1469
1470 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1471 considered experimental at this time.
1472
1473 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1474 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1475 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1476 incorrect and will change program semantics.
1477
1478 Syntax::
1479
1480     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1481     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1482     bundle operand ::= SSA value
1483     tag ::= string constant
1484
1485 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1486 given function may be called from multiple places with different kinds
1487 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1488 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1489 callee being dispatched to.
1490
1491 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1492 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1493 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1494 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1495 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1496 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1497 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1498 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1499 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1500
1501 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1502   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1503 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1504   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1505   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1506   callsite specific attributes.
1507 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1508   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1509   usual as long as they take into account the first two properties.
1510
1511 More specific types of operand bundles are described below.
1512
1513 Deoptimization Operand Bundles
1514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1515
1516 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1517 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1518 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1519 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1520 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1521 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1522 out of scope for the language reference, but it usually involves
1523 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1524
1525 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1526 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1527 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1528 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1529 operand bundles do not capture their operands except during
1530 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1531 compiled frame.
1532
1533 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1534 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1535 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1536 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1537 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1538 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1539 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1540 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1541
1542 .. code-block:: llvm
1543
1544     define void @f() {
1545       call void @x()  ;; no deopt state
1546       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1547       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1548       ret void
1549     }
1550
1551     define void @g() {
1552       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1553       ret void
1554     }
1555
1556 will result in
1557
1558 .. code-block:: llvm
1559
1560     define void @g() {
1561       call void @x()  ;; still no deopt state
1562       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1563       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1564       ret void
1565     }
1566
1567 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1568 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1569 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1570 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1571 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1572
1573 .. _moduleasm:
1574
1575 Module-Level Inline Assembly
1576 ----------------------------
1577
1578 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1579 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1580 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1581 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1582
1583 .. code-block:: llvm
1584
1585     module asm "inline asm code goes here"
1586     module asm "more can go here"
1587
1588 The strings can contain any character by escaping non-printable
1589 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1590 two digit hex code for the number.
1591
1592 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1593 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1594
1595 .. _langref_datalayout:
1596
1597 Data Layout
1598 -----------
1599
1600 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1601 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1602 simply:
1603
1604 .. code-block:: llvm
1605
1606     target datalayout = "layout specification"
1607
1608 The *layout specification* consists of a list of specifications
1609 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1610 with a letter and may include other information after the letter to
1611 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1612 as follows:
1613
1614 ``E``
1615     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1616     the bits with the most significance have the lowest address
1617     location.
1618 ``e``
1619     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1620     is, the bits with the least significance have the lowest address
1621     location.
1622 ``S<size>``
1623     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1624     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1625     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1626     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1627     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1628     alignment promotions.
1629 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1630     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1631     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1632     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1633     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1634     in the range [1,2^23).
1635 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1636     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1637     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1638 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1639     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1640     ``<size>``.
1641 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1642     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1643     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1644     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1645     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1646     targets.
1647 ``a:<abi>:<pref>``
1648     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1649 ``m:<mangling>``
1650     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1651     options are
1652
1653     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1654     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1655     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1656       symbols get a ``_`` prefix.
1657     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1658       functions also get a suffix based on the frame size.
1659     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1660       prefix for ``__cdecl`` functions.
1661 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1662     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1663     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1664     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1665     this set are considered to support most general arithmetic operations
1666     efficiently.
1667
1668 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1669 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1670 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1671
1672 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1673 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1674 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1675 specifications are given in this list:
1676
1677 -  ``E`` - big endian
1678 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1679 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1680    same as the default address space.
1681 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1682 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1683 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1684 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1685 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1686 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1687    alignment of 64-bits
1688 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1689 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1690 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1691 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1692 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1693 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1694 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1695
1696 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1697 following rules:
1698
1699 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1700    that specification is used.
1701 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1702    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1703    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1704    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1705    given the default specifications above, the i7 type will use the
1706    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1707    alignment of i64 (largest specified).
1708 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1709    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1710    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1711    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1712
1713 The function of the data layout string may not be what you expect.
1714 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1715 the code generator should use.
1716
1717 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1718 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1719 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1720 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1721 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1722 don't specify the string, the default specifications will be used to
1723 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1724 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1725 these default specifications.
1726
1727 .. _langref_triple:
1728
1729 Target Triple
1730 -------------
1731
1732 A module may specify a target triple string that describes the target
1733 host. The syntax for the target triple is simply:
1734
1735 .. code-block:: llvm
1736
1737     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1738
1739 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1740 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1741
1742 ::
1743
1744     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1745     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1746
1747 This information is passed along to the backend so that it generates
1748 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1749 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1750
1751 .. _pointeraliasing:
1752
1753 Pointer Aliasing Rules
1754 ----------------------
1755
1756 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1757 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1758 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1759 to the following rules:
1760
1761 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1762    value it is *based* on.
1763 -  An address of a global variable is associated with the address range
1764    of the variable's storage.
1765 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1766    address range of the allocated storage.
1767 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1768    address.
1769 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1770    a function not defined within LLVM may be associated with address
1771    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1772    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1773    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1774
1775 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1776 following rules:
1777
1778 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1779    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1780 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1781    ``bitcast``.
1782 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1783    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1784    the pointer's value.
1785 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1786
1787 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1788 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1789
1790 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1791 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1792 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1793 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1794 alignment of the store.
1795
1796 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1797 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1798 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1799 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1800 alias analysis.
1801
1802 .. _volatile:
1803
1804 Volatile Memory Accesses
1805 ------------------------
1806
1807 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1808 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1809 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1810 volatile operations or change their order of execution relative to other
1811 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1812 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1813 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1814
1815 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1816 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1817 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1818 target-legal volatile load/store instructions.
1819
1820 .. admonition:: Rationale
1821
1822  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1823  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1824  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1825  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1826  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1827  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1828  do not violate the frontend's contract with the language.
1829
1830 .. _memmodel:
1831
1832 Memory Model for Concurrent Operations
1833 --------------------------------------
1834
1835 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1836 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1837 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1838 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1839
1840 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1841
1842 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1843 that
1844
1845 -  Is a superset of single-thread program order, and
1846 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1847    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1848    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1849    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1850    Constraints <ordering>`).
1851
1852 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1853 between a thread and signals executing inside that thread.
1854
1855 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1856 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1857 (defined) write operations (store instructions, atomic
1858 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1859 section, initialized globals are considered to have a write of the
1860 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1861 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1862 may see any write to the same byte, except:
1863
1864 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1865    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1866    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1867 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1868    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1869
1870 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1871
1872 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1873    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1874    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1875    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1876    synchronization.)
1877 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1878    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1879 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1880    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1881 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1882    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1883    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1884    constraints on how the choice is made.
1885 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1886
1887 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1888 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1889 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1890 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1891 than one instruction to read the series of bytes.
1892
1893 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1894 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1895 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1896 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1897 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1898 from an address, introducing a store can change a load that may see
1899 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1900
1901 .. _ordering:
1902
1903 Atomic Memory Ordering Constraints
1904 ----------------------------------
1905
1906 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1907 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1908 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1909 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1910 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1911 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1912 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1913 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1914 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1915 differently since they don't take an address. See that instruction's
1916 documentation for details.
1917
1918 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1919 :doc:`Atomics`.
1920
1921 ``unordered``
1922     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1923     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1924     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1925     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1926     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1927     to make them atomic in any interesting way.
1928 ``monotonic``
1929     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1930     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1931     address. All modification orders must be compatible with the
1932     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1933     orders can be combined to a global total order for the whole program
1934     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1935     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1936     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1937     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1938     happens before another atomic read of the same address, the later
1939     read must see the same value or a later value in the address's
1940     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1941     stronger) operations on the same address. If an address is written
1942     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1943     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1944     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1945     ``memory_order_relaxed``.
1946 ``acquire``
1947     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1948     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1949     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1950 ``release``
1951     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1952     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1953     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1954     complete description; see the C++0x definition of a release
1955     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1956     ``memory_order_release``.
1957 ``acq_rel`` (acquire+release)
1958     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1959     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1960 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1961     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1962     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1963     writes), there is a global total order on all
1964     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1965     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1966     modification orders of all the affected addresses. Each
1967     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1968     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1969     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1970
1971 .. _singlethread:
1972
1973 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1974 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1975 other operations running in the same thread (for example, in signal
1976 handlers).
1977
1978 .. _fastmath:
1979
1980 Fast-Math Flags
1981 ---------------
1982
1983 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1984 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1985 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1986 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1987
1988 ``nnan``
1989    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1990    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1991    NaNs, but the value of the result is undefined.
1992
1993 ``ninf``
1994    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1995    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1996    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1997
1998 ``nsz``
1999    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2000    argument or result as insignificant.
2001
2002 ``arcp``
2003    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2004    argument rather than perform division.
2005
2006 ``fast``
2007    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2008    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2009    flag implies all the others.
2010
2011 .. _uselistorder:
2012
2013 Use-list Order Directives
2014 -------------------------
2015
2016 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2017 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2018 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2019 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2020
2021 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2022 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2023 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2024
2025 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2026 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2027 function's scope.
2028
2029 :Syntax:
2030
2031 ::
2032
2033     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2034     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2035
2036 :Examples:
2037
2038 ::
2039
2040     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2041     entry:
2042       ; ... instructions ...
2043     bb:
2044       ; ... instructions ...
2045
2046       ; At function scope.
2047       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2048       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2049     }
2050
2051     ; At global scope.
2052     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2053     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2054     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2055     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2056
2057 .. _typesystem:
2058
2059 Type System
2060 ===========
2061
2062 The LLVM type system is one of the most important features of the
2063 intermediate representation. Being typed enables a number of
2064 optimizations to be performed on the intermediate representation
2065 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2066 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2067 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2068 not feasible to perform on normal three address code representations.
2069
2070 .. _t_void:
2071
2072 Void Type
2073 ---------
2074
2075 :Overview:
2076
2077
2078 The void type does not represent any value and has no size.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082
2083 ::
2084
2085       void
2086
2087
2088 .. _t_function:
2089
2090 Function Type
2091 -------------
2092
2093 :Overview:
2094
2095
2096 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2097 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2098 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2099 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2100
2101 :Syntax:
2102
2103 ::
2104
2105       <returntype> (<parameter list>)
2106
2107 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2108 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2109 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2110 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2111 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2112 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2113
2114 :Examples:
2115
2116 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2117 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2118 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2119 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2120 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2121 | ``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. |
2122 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2123 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2124 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2125
2126 .. _t_firstclass:
2127
2128 First Class Types
2129 -----------------
2130
2131 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2132 Values of these types are the only ones which can be produced by
2133 instructions.
2134
2135 .. _t_single_value:
2136
2137 Single Value Types
2138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2139
2140 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2141
2142 .. _t_integer:
2143
2144 Integer Type
2145 """"""""""""
2146
2147 :Overview:
2148
2149 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2150 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2151 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2152
2153 :Syntax:
2154
2155 ::
2156
2157       iN
2158
2159 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2160 value.
2161
2162 Examples:
2163 *********
2164
2165 +----------------+------------------------------------------------+
2166 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2167 +----------------+------------------------------------------------+
2168 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2169 +----------------+------------------------------------------------+
2170 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2171 +----------------+------------------------------------------------+
2172
2173 .. _t_floating:
2174
2175 Floating Point Types
2176 """"""""""""""""""""
2177
2178 .. list-table::
2179    :header-rows: 1
2180
2181    * - Type
2182      - Description
2183
2184    * - ``half``
2185      - 16-bit floating point value
2186
2187    * - ``float``
2188      - 32-bit floating point value
2189
2190    * - ``double``
2191      - 64-bit floating point value
2192
2193    * - ``fp128``
2194      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2195
2196    * - ``x86_fp80``
2197      -  80-bit floating point value (X87)
2198
2199    * - ``ppc_fp128``
2200      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2201
2202 X86_mmx Type
2203 """"""""""""
2204
2205 :Overview:
2206
2207 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2208 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2209 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2210 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2211 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2212 of this type.
2213
2214 :Syntax:
2215
2216 ::
2217
2218       x86_mmx
2219
2220
2221 .. _t_pointer:
2222
2223 Pointer Type
2224 """"""""""""
2225
2226 :Overview:
2227
2228 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2229 commonly used to reference objects in memory.
2230
2231 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2232 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2233 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2234 are target-specific.
2235
2236 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2237 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2238
2239 :Syntax:
2240
2241 ::
2242
2243       <type> *
2244
2245 :Examples:
2246
2247 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2248 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2249 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2250 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2251 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2252 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2253 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2254
2255 .. _t_vector:
2256
2257 Vector Type
2258 """""""""""
2259
2260 :Overview:
2261
2262 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2263 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2264 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2265 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2266 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2267
2268 :Syntax:
2269
2270 ::
2271
2272       < <# elements> x <elementtype> >
2273
2274 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2275 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2276 of size zero are not allowed.
2277
2278 :Examples:
2279
2280 +-------------------+--------------------------------------------------+
2281 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2282 +-------------------+--------------------------------------------------+
2283 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2284 +-------------------+--------------------------------------------------+
2285 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2286 +-------------------+--------------------------------------------------+
2287 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2288 +-------------------+--------------------------------------------------+
2289
2290 .. _t_label:
2291
2292 Label Type
2293 ^^^^^^^^^^
2294
2295 :Overview:
2296
2297 The label type represents code labels.
2298
2299 :Syntax:
2300
2301 ::
2302
2303       label
2304
2305 .. _t_token:
2306
2307 Token Type
2308 ^^^^^^^^^^
2309
2310 :Overview:
2311
2312 The token type is used when a value is associated with an instruction
2313 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2314 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2315 :ref:`select <i_select>` of type token.
2316
2317 :Syntax:
2318
2319 ::
2320
2321       token
2322
2323
2324
2325 .. _t_metadata:
2326
2327 Metadata Type
2328 ^^^^^^^^^^^^^
2329
2330 :Overview:
2331
2332 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2333 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2334
2335 :Syntax:
2336
2337 ::
2338
2339       metadata
2340
2341 .. _t_aggregate:
2342
2343 Aggregate Types
2344 ^^^^^^^^^^^^^^^
2345
2346 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2347 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2348 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2349 aggregate types.
2350
2351 .. _t_array:
2352
2353 Array Type
2354 """"""""""
2355
2356 :Overview:
2357
2358 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2359 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2360 elements) and an underlying data type.
2361
2362 :Syntax:
2363
2364 ::
2365
2366       [<# elements> x <elementtype>]
2367
2368 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2369 be any type with a size.
2370
2371 :Examples:
2372
2373 +------------------+--------------------------------------+
2374 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2375 +------------------+--------------------------------------+
2376 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2377 +------------------+--------------------------------------+
2378 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2379 +------------------+--------------------------------------+
2380
2381 Here are some examples of multidimensional arrays:
2382
2383 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2384 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2385 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2386 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2387 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2388 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2389 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2390
2391 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2392 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2393 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2394 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2395 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2396 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2397 example.
2398
2399 .. _t_struct:
2400
2401 Structure Type
2402 """"""""""""""
2403
2404 :Overview:
2405
2406 The structure type is used to represent a collection of data members
2407 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2408 a size.
2409
2410 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2411 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2412 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2413 '``insertvalue``' instructions.
2414
2415 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2416 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2417 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2418 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2419 required to match what the underlying code generator expects.
2420
2421 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2422 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2423 identified types are always defined at the top level with a name.
2424 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2425 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2426 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2427
2428 :Syntax:
2429
2430 ::
2431
2432       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2433       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2434
2435 :Examples:
2436
2437 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2438 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2439 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2440 | ``{ 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``.  |
2441 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2442 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2443 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2444
2445 .. _t_opaque:
2446
2447 Opaque Structure Types
2448 """"""""""""""""""""""
2449
2450 :Overview:
2451
2452 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2453 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2454 notion of a forward declared structure.
2455
2456 :Syntax:
2457
2458 ::
2459
2460       %X = type opaque
2461       %52 = type opaque
2462
2463 :Examples:
2464
2465 +--------------+-------------------+
2466 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2467 +--------------+-------------------+
2468
2469 .. _constants:
2470
2471 Constants
2472 =========
2473
2474 LLVM has several different basic types of constants. This section
2475 describes them all and their syntax.
2476
2477 Simple Constants
2478 ----------------
2479
2480 **Boolean constants**
2481     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2482     of the ``i1`` type.
2483 **Integer constants**
2484     Standard integers (such as '4') are constants of the
2485     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2486     integer types.
2487 **Floating point constants**
2488     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2489     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2490     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2491     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2492     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2493     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2494     point <t_floating>` type.
2495 **Null pointer constants**
2496     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2497     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2498 **Token constants**
2499     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2500     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2501
2502 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2503 floating point constants. For example, the form
2504 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2505 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2506 constants are required (and the only time that they are generated by the
2507 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2508 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2509 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2510 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2511 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2512
2513 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2514 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2515 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2516 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2517 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2518 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2519 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2520 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2521 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2522 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2523 will only work if they match the long double format on your target.
2524 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2525 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2526 (sign bit at the left).
2527
2528 There are no constants of type x86_mmx.
2529
2530 .. _complexconstants:
2531
2532 Complex Constants
2533 -----------------
2534
2535 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2536 constants and smaller complex constants.
2537
2538 **Structure constants**
2539     Structure constants are represented with notation similar to
2540     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2541     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2542     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2543     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2544     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2545     must match those specified by the type.
2546 **Array constants**
2547     Array constants are represented with notation similar to array type
2548     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2549     square brackets (``[]``)). For example:
2550     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2551     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2552     match those specified by the type. As a special case, character array
2553     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2554     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2555 **Vector constants**
2556     Vector constants are represented with notation similar to vector
2557     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2558     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2559     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2560     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2561     elements must match those specified by the type.
2562 **Zero initialization**
2563     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2564     value to zero of *any* type, including scalar and
2565     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2566     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2567     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2568 **Metadata node**
2569     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2570     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2571     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2572     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2573     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2574     information such as debug info.
2575
2576 Global Variable and Function Addresses
2577 --------------------------------------
2578
2579 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2580 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2581 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2582 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2583 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2584 file:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     @X = global i32 17
2589     @Y = global i32 42
2590     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2591
2592 .. _undefvalues:
2593
2594 Undefined Values
2595 ----------------
2596
2597 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2598 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2599 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2600 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2601
2602 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2603 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2604 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2605 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2606
2607 .. code-block:: llvm
2608
2609       %A = add %X, undef
2610       %B = sub %X, undef
2611       %C = xor %X, undef
2612     Safe:
2613       %A = undef
2614       %B = undef
2615       %C = undef
2616
2617 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2618 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2619
2620 .. code-block:: llvm
2621
2622       %A = or %X, undef
2623       %B = and %X, undef
2624     Safe:
2625       %A = -1
2626       %B = 0
2627     Unsafe:
2628       %A = undef
2629       %B = undef
2630
2631 These logical operations have bits that are not always affected by the
2632 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2633 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2634 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2635 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2636 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2637 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2638 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2639 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643       %A = select undef, %X, %Y
2644       %B = select undef, 42, %Y
2645       %C = select %X, %Y, undef
2646     Safe:
2647       %A = %X     (or %Y)
2648       %B = 42     (or %Y)
2649       %C = %Y
2650     Unsafe:
2651       %A = undef
2652       %B = undef
2653       %C = undef
2654
2655 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2656 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2657 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2658 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2659 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2660 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2661 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2662
2663 .. code-block:: llvm
2664
2665       %A = xor undef, undef
2666
2667       %B = undef
2668       %C = xor %B, %B
2669
2670       %D = undef
2671       %E = icmp slt %D, 4
2672       %F = icmp gte %D, 4
2673
2674     Safe:
2675       %A = undef
2676       %B = undef
2677       %C = undef
2678       %D = undef
2679       %E = undef
2680       %F = undef
2681
2682 This example points out that two '``undef``' operands are not
2683 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2684 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2685 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2686 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2687 its value over its "live range". This is true because the variable
2688 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2689 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2690 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2691 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2692 uses with" concept would not hold.
2693
2694 .. code-block:: llvm
2695
2696       %A = fdiv undef, %X
2697       %B = fdiv %X, undef
2698     Safe:
2699       %A = undef
2700     b: unreachable
2701
2702 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2703 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2704 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2705 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2706 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2707 However, in the second example, we can make a more aggressive
2708 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2709 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2710 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2711 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2712 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2713 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2714
2715 .. code-block:: llvm
2716
2717     a:  store undef -> %X
2718     b:  store %X -> undef
2719     Safe:
2720     a: <deleted>
2721     b: unreachable
2722
2723 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2724 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2725 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2726 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2727 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2728
2729 .. _poisonvalues:
2730
2731 Poison Values
2732 -------------
2733
2734 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2735 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2736 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2737 that results in undefined behavior.
2738
2739 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2740 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2741 the ``nsw`` flag.
2742
2743 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2744
2745 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2746 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2747    their dynamic predecessor basic block.
2748 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2749    in the dynamic callers of their functions.
2750 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2751    instructions that dynamically transfer control back to them.
2752 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2753    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2754    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2755 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2756    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2757    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2758    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2759 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2760    most recent preceding instruction with externally visible side
2761    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2762    operations <volatile>`.)
2763 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2764    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2765    multiple successors and the instruction is always executed when
2766    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2767    when control is transferred to another.
2768 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2769    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2770    be different if the terminator had transferred control to a different
2771    successor.
2772 -  Dependence is transitive.
2773
2774 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2775 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2776 on a poison value has undefined behavior.
2777
2778 Here are some examples:
2779
2780 .. code-block:: llvm
2781
2782     entry:
2783       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2784       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2785       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2786       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2787
2788       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2789       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2790
2791       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2792
2793       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2794       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2795       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2796       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2797
2798       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2799       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2800
2801     true:
2802       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2803                                            ; it has undefined behavior.
2804       br label %end
2805
2806     end:
2807       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2808                                            ; Both edges into this PHI are
2809                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2810                                            ; always results in a poison value.
2811
2812       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2813                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2814                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2815
2816       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2817                                            ; The same branch again, but this time the
2818                                            ; true block doesn't have side effects.
2819
2820     second_true:
2821       ; No side effects!
2822       ret void
2823
2824     second_end:
2825       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2826                                            ; on the store in %end. Also, it is
2827                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2828                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2829                                            ; behavior in this example).
2830
2831 .. _blockaddress:
2832
2833 Addresses of Basic Blocks
2834 -------------------------
2835
2836 ``blockaddress(@function, %block)``
2837
2838 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2839 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2840 Taking the address of the entry block is illegal.
2841
2842 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2843 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2844 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2845 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2846 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2847 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2848 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2849 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2850 instruction.
2851
2852 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2853 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2854
2855 .. _constantexprs:
2856
2857 Constant Expressions
2858 --------------------
2859
2860 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2861 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2862 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2863 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2864 The following is the syntax for constant expressions:
2865
2866 ``trunc (CST to TYPE)``
2867     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2868     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2869 ``zext (CST to TYPE)``
2870     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2871     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2872 ``sext (CST to TYPE)``
2873     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2874     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2875 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2876     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2877     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2878     must be floating point.
2879 ``fpext (CST to TYPE)``
2880     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2881     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2882     floating point.
2883 ``fptoui (CST to TYPE)``
2884     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2885     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2886     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2887     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2888     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2889 ``fptosi (CST to TYPE)``
2890     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2891     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2892     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2893     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2894     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2895 ``uitofp (CST to TYPE)``
2896     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2897     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2898     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2899     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2900     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2901 ``sitofp (CST to TYPE)``
2902     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2903     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2904     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2905     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2906     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2907 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2908     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2909     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2910     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2911     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2912 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2913     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2914     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2915     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2916     This one is *really* dangerous!
2917 ``bitcast (CST to TYPE)``
2918     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2919     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2920     instruction <i_bitcast>`.
2921 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2922     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2923     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2924     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2925 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2926     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2927     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2928     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2929     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2930 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2931     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2932 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2933     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2934 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2935     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2936 ``extractelement (VAL, IDX)``
2937     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2938     constants.
2939 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2940     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2941     constants.
2942 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2943     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2944     constants.
2945 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2946     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2947     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2948     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2949     least one index value must be specified.
2950 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2951     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2952     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2953     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2954     value must be specified.
2955 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2956     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2957     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2958     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2959     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2960     operations on floating point values are allowed).
2961
2962 Other Values
2963 ============
2964
2965 .. _inlineasmexprs:
2966
2967 Inline Assembler Expressions
2968 ----------------------------
2969
2970 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2971 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2972 represents the inline assembler as a template string (containing the
2973 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2974 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2975 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2976 stack conservatively.
2977
2978 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2979 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2980 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2981 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2982 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2983
2984 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2985 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2986 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2987 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2988 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2989 syntax known to LLVM.
2990
2991 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2992 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2993 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2994 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2995 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2996 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2997 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2998 assembly.
2999
3000 An example inline assembler expression is:
3001
3002 .. code-block:: llvm
3003
3004     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3005
3006 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3007 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3008 Thus, typically we have:
3009
3010 .. code-block:: llvm
3011
3012     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3013
3014 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3015 marked as having side effects. This is done through the use of the
3016 '``sideeffect``' keyword, like so:
3017
3018 .. code-block:: llvm
3019
3020     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3021
3022 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3023 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3024 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3025 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3026 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3027 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3028
3029 .. code-block:: llvm
3030
3031     call void asm alignstack "eieio", ""()
3032
3033 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3034 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3035 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3036 the only supported dialects. An example is:
3037
3038 .. code-block:: llvm
3039
3040     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3041
3042 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3043 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3044 keyword last.
3045
3046 Inline Asm Constraint String
3047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3048
3049 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3050 more constraint codes.
3051
3052 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3053 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3054 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3055 second, etc.
3056
3057 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3058 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3059 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3060 clobbers. They cannot be intermingled.
3061
3062 There are also three different categories of constraint codes:
3063
3064 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3065   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3066   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3067 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3068   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3069   modes used by the target.
3070 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3071   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3072   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3073   proper range for the instruction you wish to use it with.
3074
3075 Output constraints
3076 """"""""""""""""""
3077
3078 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3079 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3080 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3081 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3082 below about indirect outputs).
3083
3084 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3085 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3086 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3087 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3088 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3089 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3090 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3091 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3092 output).
3093
3094 Input constraints
3095 """""""""""""""""
3096
3097 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3098 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3099 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3100 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3101 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3102 contain the same value.
3103
3104 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3105 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3106 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3107 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3108 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3109 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3110 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3111 constraint).
3112
3113 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3114 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3115 (even when the other input has the same value).
3116
3117 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3118 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3119
3120 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3121 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3122 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3123 registers, and all of them passed to the inline asm.
3124
3125 However, this feature is often not as useful as you might think.
3126
3127 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3128 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3129 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3130 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3131 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3132 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3133
3134 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3135 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3136 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3137 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3138 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3139 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3140 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3141 use)
3142
3143 Indirect inputs and outputs
3144 """""""""""""""""""""""""""
3145
3146 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3147 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3148 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3149 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3150 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3151 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3152 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3153 memory location, instead of just read from it).
3154
3155 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3156 address of a variable as a value.
3157
3158 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3159 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3160 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3161 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3162 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3163 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3164 optimization passes. I would recommend not using it.)
3165
3166
3167 Clobber constraints
3168 """""""""""""""""""
3169
3170 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3171 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3172 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3173 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3174 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3175 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3176 output.
3177
3178
3179 Constraint Codes
3180 """"""""""""""""
3181 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3182
3183 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3184 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3185 (e.g. "``{eax}``").
3186
3187 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3188 GCC's constraint codes.
3189
3190 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3191 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3192 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3193
3194 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3195 inline asm constraint list:
3196
3197 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3198    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3199    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3200    constraint list.
3201
3202 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3203    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3204    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3205    constraint list will be chosen together.
3206
3207 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3208 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3209 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3210 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3211
3212 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3213 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3214 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3215 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3216 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3217 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3218 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3219 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3220 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3221 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3222 intended.)
3223
3224 Supported Constraint Code List
3225 """"""""""""""""""""""""""""""
3226
3227 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3228 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3229 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3230 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3231
3232 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3233
3234 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3235 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3236   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3237   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3238 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3239   immediate, or a relocatable value.
3240 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3241 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3242 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3243   useful to pass a label for an asm branch or call.
3244
3245   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3246      block without telling llvm about the control transfer???)
3247
3248 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3249
3250 Other constraints are target-specific:
3251
3252 AArch64:
3253
3254 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3255 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3256   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3257 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3258   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3259 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3260   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3261 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3262   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3263 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3264   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3265   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3266   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3267 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3268   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3269 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3270   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3271   well.)
3272 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3273 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3274 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3275
3276 AMDGPU:
3277
3278 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3279 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3280 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3281
3282
3283 All ARM modes:
3284
3285 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3286   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3287
3288 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3289
3290 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3291 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3292 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3293 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3294   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3295   print the inverted value).
3296 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3297   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3298   value).
3299 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3300 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3301 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3302 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3303 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3304   as ``r``.
3305 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3306   invalid.
3307 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3308   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3309 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3310   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3311 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3312   ``s0-s31``.
3313
3314 ARM's Thumb1 mode:
3315
3316 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3317 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3318 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3319   some amount.
3320 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3321 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3322 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3323 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3324 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3325 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3326 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3327 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3328   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3329 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3330   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3331 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3332   ``s0-s31``.
3333
3334
3335 Hexagon:
3336
3337 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3338   at the moment.
3339 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3340
3341 MSP430:
3342
3343 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3344
3345 MIPS:
3346
3347 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3348 - ``J``: An immediate integer zero.
3349 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3350 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3351 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3352 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3353 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3354 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3355   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3356 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3357   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3358   ``m``.
3359 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3360   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3361 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3362 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3363   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3364   argument modifier for compatibility with GCC.
3365 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3366   ``25``).
3367 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3368 - ``x``: Invalid.
3369
3370 NVPTX:
3371
3372 - ``b``: A 1-bit integer register.
3373 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3374 - ``r``: A 32-bit integer register.
3375 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3376 - ``f``: A 32-bit float register.
3377 - ``d``: A 64-bit float register.
3378
3379
3380 PowerPC:
3381
3382 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3383 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3384 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3385 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3386 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3387 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3388 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3389 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3390   constant.
3391 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3392   treated the same as ``m``.
3393 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3394 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3395   ``R1-R31``).
3396 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3397   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3398 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3399   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3400   altivec vector register (``V0-V31``).
3401
3402   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3403      is supposed to only use the altivec vector registers?
3404
3405 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3406 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3407 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3408   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3409 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3410   set.
3411
3412 Sparc:
3413
3414 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3415 - ``r``: A 32-bit integer register.
3416
3417 SystemZ:
3418
3419 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3420 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3421 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3422 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3423 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3424 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3425   ``m``, at the moment.
3426 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3427 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3428   address context evaluates as zero).
3429 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3430   (LLVM-specific)
3431 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3432
3433 X86:
3434
3435 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3436 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3437 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3438 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3439   0xffffffff.
3440 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3441 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3442 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3443 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3444 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3445 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3446 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3447   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3448   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3449 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3450   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3451 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3452 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3453   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3454 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3455 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3456 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3457   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3458   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3459   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3460 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3461 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3462   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3463   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3464   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3465   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3466   statement.
3467
3468 XCore:
3469
3470 - ``r``: A 32-bit integer register.
3471
3472
3473 .. _inline-asm-modifiers:
3474
3475 Asm template argument modifiers
3476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3477
3478 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3479 "``${0:n}``".
3480
3481 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3482 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3483 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3484 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3485
3486 Target-independent:
3487
3488 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3489   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3490 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3491   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3492 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3493   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3494
3495 AArch64:
3496
3497 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3498   instead of ``x30``, print ``w30``.
3499 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3500 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3501   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3502   ``v*``.
3503
3504 AMDGPU:
3505
3506 - ``r``: No effect.
3507
3508 ARM:
3509
3510 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3511   register).
3512 - ``P``: No effect.
3513 - ``q``: No effect.
3514 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3515   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3516 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3517   prefix.
3518 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3519 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3520   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3521 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3522   register of a two-register operand.
3523 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3524   register of a two-register operand.
3525 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3526   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3527   to ``R``.)
3528
3529   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3530      of a two-register operand.
3531
3532 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3533 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3534 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3535   adornment.
3536
3537 Hexagon:
3538
3539 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3540   has been allocated consecutively to the first.
3541
3542   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3543      nothing that ensures that happens, is there?
3544
3545 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3546   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3547
3548 MSP430:
3549
3550 No additional modifiers.
3551
3552 MIPS:
3553
3554 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3555 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3556 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3557 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3558 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3559 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3560   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3561
3562   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3563
3564 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3565   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3566
3567   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3568
3569 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3570   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3571   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3572   ``M``.)
3573 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3574   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3575   constraint.
3576
3577 NVPTX:
3578
3579 - ``r``: No effect.
3580
3581 PowerPC:
3582
3583 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3584   has been allocated consecutively to the first.
3585
3586   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3587      nothing that ensures that happens, is there?
3588
3589 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3590   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3591 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3592   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3593 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3594   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3595   always print nothing)
3596 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3597   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3598
3599 Sparc:
3600
3601 - ``r``: No effect.
3602
3603 SystemZ:
3604
3605 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3606 target-independent modifiers.
3607
3608 X86:
3609
3610 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3611   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3612 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3613 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3614   operand.
3615 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3616   memory operand.
3617 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3618   operand.
3619 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3620   operand.
3621 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3622   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3623 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3624   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3625   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3626   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3627 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3628 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3629   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3630
3631 XCore:
3632
3633 No additional modifiers.
3634
3635
3636 Inline Asm Metadata
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3640 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3641 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3642 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3643 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3644 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3645 it. For example:
3646
3647 .. code-block:: llvm
3648
3649     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3650     ...
3651     !42 = !{ i32 1234567 }
3652
3653 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3654 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3655 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3656 occurs on.
3657
3658 .. _metadata:
3659
3660 Metadata
3661 ========
3662
3663 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3664 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3665 code generator. One example application of metadata is source-level
3666 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3667
3668 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3669 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3670
3671 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3672
3673 .. _metadata-string:
3674
3675 Metadata Nodes and Metadata Strings
3676 -----------------------------------
3677
3678 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3679 contain any character by escaping non-printable characters with
3680 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3681 "``!"test\00"``".
3682
3683 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3684 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3685 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3686 their operand. For example:
3687
3688 .. code-block:: llvm
3689
3690     !{ !"test\00", i32 10}
3691
3692 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3693
3694 .. code-block:: llvm
3695
3696     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3697
3698 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3699 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3700 when metadata operands change.
3701
3702 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3703 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3704 example:
3705
3706 .. code-block:: llvm
3707
3708     !foo = !{!4, !3}
3709
3710 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3711 function is using two metadata arguments:
3712
3713 .. code-block:: llvm
3714
3715     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3716
3717 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3718 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3723
3724 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3725 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3726
3727 .. code-block:: llvm
3728
3729     define void @foo() !dbg !22 {
3730       ret void
3731     }
3732
3733 More information about specific metadata nodes recognized by the
3734 optimizers and code generator is found below.
3735
3736 .. _specialized-metadata:
3737
3738 Specialized Metadata Nodes
3739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3740
3741 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3742 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3743 order.
3744
3745 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3746 metadata nodes are related to debug info.
3747
3748 .. _DICompileUnit:
3749
3750 DICompileUnit
3751 """""""""""""
3752
3753 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3754 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3755 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3756 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3757 references to them from instructions).
3758
3759 .. code-block:: llvm
3760
3761     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3762                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3763                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3764                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3765                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3766
3767 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3768 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3769 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3770 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3771 entities (declarations and namespaces).
3772
3773 .. _DIFile:
3774
3775 DIFile
3776 """"""
3777
3778 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3779
3780 .. code-block:: llvm
3781
3782     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3783
3784 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3785 for ``file:`` fields.
3786
3787 .. _DIBasicType:
3788
3789 DIBasicType
3790 """""""""""
3791
3792 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3793 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3794
3795 .. code-block:: llvm
3796
3797     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3798                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3799     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3800
3801 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3802 following:
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806   DW_ATE_address       = 1
3807   DW_ATE_boolean       = 2
3808   DW_ATE_float         = 4
3809   DW_ATE_signed        = 5
3810   DW_ATE_signed_char   = 6
3811   DW_ATE_unsigned      = 7
3812   DW_ATE_unsigned_char = 8
3813
3814 .. _DISubroutineType:
3815
3816 DISubroutineType
3817 """"""""""""""""
3818
3819 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3820 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3821 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3822 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3823
3824 .. code-block:: llvm
3825
3826     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3827     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3828     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3829
3830 .. _DIDerivedType:
3831
3832 DIDerivedType
3833 """""""""""""
3834
3835 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3836 qualified types.
3837
3838 .. code-block:: llvm
3839
3840     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3841                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3842     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3843                         align: 32)
3844
3845 The following ``tag:`` values are valid:
3846
3847 .. code-block:: llvm
3848
3849   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3850   DW_TAG_member             = 13
3851   DW_TAG_pointer_type       = 15
3852   DW_TAG_reference_type     = 16
3853   DW_TAG_typedef            = 22
3854   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3855   DW_TAG_const_type         = 38
3856   DW_TAG_volatile_type      = 53
3857   DW_TAG_restrict_type      = 55
3858
3859 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3860 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3861 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3862 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3863 argument of a subprogram.
3864
3865 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3866
3867 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3868 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3869 ``baseType:``.
3870
3871 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3872
3873 .. _DICompositeType:
3874
3875 DICompositeType
3876 """""""""""""""
3877
3878 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3879 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3880
3881 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3882 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3883 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3884 <metadata-string>` that matches their identifier.
3885
3886 .. code-block:: llvm
3887
3888     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3889     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3890     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3891     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3892                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3893                           elements: !{!0, !1, !2})
3894
3895 The following ``tag:`` values are valid:
3896
3897 .. code-block:: llvm
3898
3899   DW_TAG_array_type       = 1
3900   DW_TAG_class_type       = 2
3901   DW_TAG_enumeration_type = 4
3902   DW_TAG_structure_type   = 19
3903   DW_TAG_union_type       = 23
3904   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3905   DW_TAG_inheritance      = 28
3906
3907
3908 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3909 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3910 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3911 array type is a native packed vector.
3912
3913 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3914 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3915 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3916 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3917
3918 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3919 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3920 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3921
3922 .. _DISubrange:
3923
3924 DISubrange
3925 """"""""""
3926
3927 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3928 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3929
3930 .. code-block:: llvm
3931
3932     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3933     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3934     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3935
3936 .. _DIEnumerator:
3937
3938 DIEnumerator
3939 """"""""""""
3940
3941 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3942 variants of :ref:`DICompositeType`.
3943
3944 .. code-block:: llvm
3945
3946     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3947     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3948     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3949
3950 DITemplateTypeParameter
3951 """""""""""""""""""""""
3952
3953 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3954 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3955 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3960
3961 DITemplateValueParameter
3962 """"""""""""""""""""""""
3963
3964 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3965 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3966 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3967 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3968 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3969
3970 .. code-block:: llvm
3971
3972     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3973
3974 DINamespace
3975 """""""""""
3976
3977 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3978
3979 .. code-block:: llvm
3980
3981     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3982
3983 DIGlobalVariable
3984 """"""""""""""""
3985
3986 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3987
3988 .. code-block:: llvm
3989
3990     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3991                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3992                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3993                            declaration: !4)
3994
3995 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3996 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3997
3998 .. _DISubprogram:
3999
4000 DISubprogram
4001 """"""""""""
4002
4003 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4004 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4005 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4006 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4007 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4008
4009 .. code-block:: llvm
4010
4011     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4012       ...
4013     }
4014
4015     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4016                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4017                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4018                                 containingType: !4,
4019                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4020                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4021                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4022                                 declaration: !6, variables: !7)
4023
4024 .. _DILexicalBlock:
4025
4026 DILexicalBlock
4027 """"""""""""""
4028
4029 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4030 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4031 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4032 fields.
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4037
4038 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4039 operands.
4040
4041 .. _DILexicalBlockFile:
4042
4043 DILexicalBlockFile
4044 """"""""""""""""""
4045
4046 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4047 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4048 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4049 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4050
4051 .. code-block:: llvm
4052
4053     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4054     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4055     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4056
4057 .. _DILocation:
4058
4059 DILocation
4060 """"""""""
4061
4062 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4063 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4064 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4065
4066 .. code-block:: llvm
4067
4068     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4069
4070 .. _DILocalVariable:
4071
4072 DILocalVariable
4073 """""""""""""""
4074
4075 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4076 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4077 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4078 :ref:`DISubprogram`.
4079
4080 .. code-block:: llvm
4081
4082     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4083                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4084     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4085                           type: !3)
4086     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4087
4088 DIExpression
4089 """"""""""""
4090
4091 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4092 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4093 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4094 variable.
4095
4096 The current supported vocabulary is limited:
4097
4098 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4099 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4100 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4101   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4102
4103 .. code-block:: llvm
4104
4105     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4106     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4107     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4108     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4109
4110 DIObjCProperty
4111 """"""""""""""
4112
4113 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4114
4115 .. code-block:: llvm
4116
4117     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4118                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4119
4120 DIImportedEntity
4121 """"""""""""""""
4122
4123 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4124 compile unit.
4125
4126 .. code-block:: llvm
4127
4128    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4129                           entity: !1, line: 7)
4130
4131 DIMacro
4132 """""""
4133
4134 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4135 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4136 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4137 used to expand the macro identifier.
4138
4139 .. code-block:: llvm
4140
4141    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4142                  value: "((x) + 1)")
4143    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4144
4145 DIMacroFile
4146 """""""""""
4147
4148 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4149 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4150 appear in the included source file.
4151
4152 .. code-block:: llvm
4153
4154    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4155                      nodes: !3)
4156
4157 '``tbaa``' Metadata
4158 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4159
4160 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4161 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4162 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4163 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4164 custom alias analysis behavior for other languages.
4165
4166 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4167 to three fields, e.g.:
4168
4169 .. code-block:: llvm
4170
4171     !0 = !{ !"an example type tree" }
4172     !1 = !{ !"int", !0 }
4173     !2 = !{ !"float", !0 }
4174     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4175
4176 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4177 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4178 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4179 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4180 common names.
4181
4182 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4183 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4184 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4185 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4186 from multiple front-ends is handled conservatively.
4187
4188 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4189 indicates that the type is "constant" (meaning
4190 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4191 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4192
4193 '``tbaa.struct``' Metadata
4194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4195
4196 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4197 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4198 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4199 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4200 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4201 of the aggregate.
4202
4203 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4204 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4205
4206 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4207 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4208 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4209 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4210 its tbaa tag. e.g.:
4211
4212 .. code-block:: llvm
4213
4214     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4215
4216 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4217 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4218 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4219
4220 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4221 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4222 does not carry useful data and need not be preserved.
4223
4224 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4226
4227 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4228 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4229 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4230 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4231 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4232 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4233 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4234 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4235 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4236 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4237 alias.
4238
4239 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4240 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4241 string then it can be combined across functions and translation units. A
4242 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4243 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4244
4245 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4246 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4247 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4248 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4249 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4250 optionally be provided as a third list entry.
4251
4252 For example,
4253
4254 .. code-block:: llvm
4255
4256     ; Two scope domains:
4257     !0 = !{!0}
4258     !1 = !{!1}
4259
4260     ; Some scopes in these domains:
4261     !2 = !{!2, !0}
4262     !3 = !{!3, !0}
4263     !4 = !{!4, !1}
4264
4265     ; Some scope lists:
4266     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4267     !6 = !{!4, !3, !2}
4268     !7 = !{!3}
4269
4270     ; These two instructions don't alias:
4271     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4272     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4273
4274     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4275     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4276     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4277     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4278
4279     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4280     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4281     ; !alias.scope list):
4282     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4283     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4284
4285 '``fpmath``' Metadata
4286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4287
4288 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4289 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4290 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4291 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4292 it. ULP is defined as follows:
4293
4294     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4295     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4296     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4297     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4298     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4299
4300 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4301 number representing the maximum relative error, for example:
4302
4303 .. code-block:: llvm
4304
4305     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4306
4307 .. _range-metadata:
4308
4309 '``range``' Metadata
4310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4311
4312 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4313 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4314 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4315 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4316 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4317 pair. Each pair has the following properties:
4318
4319 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4320 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4321 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4322 -  The range is allowed to wrap.
4323 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4324    ``a!=b``.
4325
4326 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4327 they must be non-contiguous.
4328
4329 Examples:
4330
4331 .. code-block:: llvm
4332
4333       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4334       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4335       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4336       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4337              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4338     ...
4339     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4340     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4341     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4342     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4343
4344 '``unpredictable``' Metadata
4345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4346
4347 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4348 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4349 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4350 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4351 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4352 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4353
4354 '``llvm.loop``'
4355 ^^^^^^^^^^^^^^^
4356
4357 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4358 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4359 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4360 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4361 specified with the name ``llvm.loop``.
4362
4363 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4364 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4365 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4366 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4367 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4368 constructs:
4369
4370 .. code-block:: llvm
4371
4372     !0 = !{!0}
4373     !1 = !{!1}
4374
4375 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4376 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4377 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4378 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4383     ...
4384     !0 = !{!0, !1}
4385     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4386
4387 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4389
4390 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4391 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4392 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4393 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4394 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4395 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4396 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4397 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4398 in determining the safety of these transformations.
4399
4400 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4402
4403 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4404 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4405 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4406 example:
4407
4408 .. code-block:: llvm
4409
4410    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4411
4412 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4413 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4414 then the interleave count will be determined automatically.
4415
4416 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4417 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4418
4419 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4420 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4421 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4422 0 disables vectorization:
4423
4424 .. code-block:: llvm
4425
4426    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4427    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4428
4429 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4431
4432 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4433 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4434 operand is an integer specifying the width. For example:
4435
4436 .. code-block:: llvm
4437
4438    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4439
4440 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4441 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4442 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4443 determined automatically.
4444
4445 '``llvm.loop.unroll``'
4446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4447
4448 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4449 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4450 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4451 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4452 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4453 optimizer believes it is safe to do so.
4454
4455 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4457
4458 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4459 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4460 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4461 example:
4462
4463 .. code-block:: llvm
4464
4465    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4466
4467 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4468 will be partially unrolled.
4469
4470 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4472
4473 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4474 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4475
4476 .. code-block:: llvm
4477
4478    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4479
4480 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4482
4483 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4484 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4485
4486 .. code-block:: llvm
4487
4488    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4489
4490 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4492
4493 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4494 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4495 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4496 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4497
4498 .. code-block:: llvm
4499
4500    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4501
4502 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4504
4505 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4506 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4507 For example:
4508
4509 .. code-block:: llvm
4510
4511    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4512
4513 '``llvm.mem``'
4514 ^^^^^^^^^^^^^^^
4515
4516 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4517 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4518
4519 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4521
4522 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4523 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4524 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4525 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4526 with the same loop identifier.
4527
4528 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4529 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4530 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4531 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4532 ``L2``.
4533
4534 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4535 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4536 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4537 loop.
4538
4539 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4540 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4541 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4542 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4543 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4544 insert new memory instructions into the loop body).
4545
4546 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4547 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4548 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4549
4550 .. code-block:: llvm
4551
4552    for.body:
4553      ...
4554      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4555      ...
4556      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4557      ...
4558      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4559
4560    for.end:
4561    ...
4562    !0 = !{!0}
4563
4564 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4565 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4566 the loop identifier metadata node directly:
4567
4568 .. code-block:: llvm
4569
4570    outer.for.body:
4571      ...
4572      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4573      ...
4574      br label %inner.for.body
4575
4576    inner.for.body:
4577      ...
4578      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4579      ...
4580      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4581      ...
4582      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4583
4584    inner.for.end:
4585      ...
4586      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4587      ...
4588      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4589
4590    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4591    ...
4592    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4593    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4594    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4595
4596 '``llvm.bitsets``'
4597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4598
4599 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4600 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4601
4602 '``invariant.group``' Metadata
4603 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4604
4605 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4606 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4607 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4608 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4609 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4610 when two pointers are considered the same).
4611
4612 Examples:
4613
4614 .. code-block:: llvm
4615
4616    @unknownPtr = external global i8
4617    ...
4618    %ptr = alloca i8
4619    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4620    call void @foo(i8* %ptr)
4621    
4622    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4623    call void @foo(i8* %ptr)
4624    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4625   
4626    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4627    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4628    
4629    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4630    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4631    
4632    call void @foo(i8* %ptr)
4633    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4634    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4635    
4636    ...
4637    declare void @foo(i8*)
4638    declare i8* @getPointer(i8*)
4639    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4640    
4641    !0 = !{!"magic ptr"}
4642    !1 = !{!"other ptr"}
4643
4644
4645
4646 Module Flags Metadata
4647 =====================
4648
4649 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4650 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4651 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4652 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4653 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4654 look it up.
4655
4656 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4657 Each triplet has the following form:
4658
4659 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4660    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4661    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4662    described below.
4663 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4664    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4665    including entries with the **Require** behavior).
4666 -  The third element is the value of the flag.
4667
4668 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4669 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4670 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4671 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4672 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4673 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4674
4675 The following behaviors are supported:
4676
4677 .. list-table::
4678    :header-rows: 1
4679    :widths: 10 90
4680
4681    * - Value
4682      - Behavior
4683
4684    * - 1
4685      - **Error**
4686            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4687            is that of the operands.
4688
4689    * - 2
4690      - **Warning**
4691            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4692            operand for the flag from the first module being linked.
4693
4694    * - 3
4695      - **Require**
4696            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4697            specified value after linking is performed. The value must be a
4698            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4699            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4700            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4701            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4702            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4703
4704    * - 4
4705      - **Override**
4706            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4707            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4708            differ, an error will be emitted.
4709
4710    * - 5
4711      - **Append**
4712            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4713
4714    * - 6
4715      - **AppendUnique**
4716            Appends the two values, which are required to be metadata
4717            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4718            during the append operation.
4719
4720 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4721 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4722 value) or **Override**.
4723
4724 An example of module flags:
4725
4726 .. code-block:: llvm
4727
4728     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4729     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4730     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4731     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4732       !{
4733         !"foo", i32 1
4734       }
4735     }
4736     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4737
4738 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4739    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4740    values are not equal.
4741
4742 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4743    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4744    '37'.
4745
4746 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4747    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4748    warning if their values are not equal.
4749
4750 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4751
4752    ::
4753
4754        !{ !"foo", i32 1 }
4755
4756    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4757    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4758    performed.
4759
4760 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4761 ----------------------------------------------------
4762
4763 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4764 collection in a special section called "image info". The metadata
4765 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4766 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4767 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4768 be merged rather than appended together.
4769
4770 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4771 following key-value pairs:
4772
4773 .. list-table::
4774    :header-rows: 1
4775    :widths: 30 70
4776
4777    * - Key
4778      - Value
4779
4780    * - ``Objective-C Version``
4781      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4782
4783    * - ``Objective-C Image Info Version``
4784      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4785        always 0.
4786
4787    * - ``Objective-C Image Info Section``
4788      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4789        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4790        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4791        Objective-C ABI version 2.
4792
4793    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4794      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4795        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4796        collection supported.
4797
4798    * - ``Objective-C GC Only``
4799      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4800        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4801        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4802
4803 Some important flag interactions:
4804
4805 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4806    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4807    2, then the resulting module has the
4808    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4809 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4810    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4811
4812 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4813 --------------------------------------------
4814
4815 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4816 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4817 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4818 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4819
4820 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4821 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4822 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4823 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4824 list of metadata strings defining linker options.
4825
4826 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4827 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4828 framework::
4829
4830     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4831        !{
4832           !{ !"-lz" },
4833           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4834     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4835
4836 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4837 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4838 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4839 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4840 assembly writer or object file emitter.
4841
4842 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4843 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4844 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4845
4846 C type width Module Flags Metadata
4847 ----------------------------------
4848
4849 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4850 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4851 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4852 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4853 width.
4854
4855 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4856 flags metadata, using the following key-value pairs:
4857
4858 .. list-table::
4859    :header-rows: 1
4860    :widths: 30 70
4861
4862    * - Key
4863      - Value
4864
4865    * - short_wchar
4866      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4867        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4868
4869    * - short_enum
4870      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4871        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4872          represent all of its values.
4873
4874 For example, the following metadata section specifies that the module was
4875 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4876 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4877
4878     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4879     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4880     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4881
4882 .. _intrinsicglobalvariables:
4883
4884 Intrinsic Global Variables
4885 ==========================
4886
4887 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4888 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4889 All globals of this sort should have a section specified as
4890 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4891 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4892
4893 .. _gv_llvmused:
4894
4895 The '``llvm.used``' Global Variable
4896 -----------------------------------
4897
4898 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4899 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4900 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4901 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4902 use of it is:
4903
4904 .. code-block:: llvm
4905
4906     @X = global i8 4
4907     @Y = global i32 123
4908
4909     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4910        i8* @X,
4911        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4912     ], section "llvm.metadata"
4913
4914 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4915 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4916 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4917 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4918 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4919 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4920 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4921
4922 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4923 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4924 molesting the symbol.
4925
4926 .. _gv_llvmcompilerused:
4927
4928 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4929 --------------------------------------------
4930
4931 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4932 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4933 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4934 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4935 by ``@llvm.used``.
4936
4937 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4938 and should not be exposed to source languages.
4939
4940 .. _gv_llvmglobalctors:
4941
4942 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4943 -------------------------------------------
4944
4945 .. code-block:: llvm
4946
4947     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4948     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4949
4950 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4951 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4952 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4953 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4954 functions with the same priority is not defined.
4955
4956 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4957 or function, the initializer function will only run if the associated
4958 data from the current module is not discarded.
4959
4960 .. _llvmglobaldtors:
4961
4962 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4963 -------------------------------------------
4964
4965 .. code-block:: llvm
4966
4967     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4968     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4969
4970 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4971 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4972 The functions referenced by this array will be called in descending
4973 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4974 order of functions with the same priority is not defined.
4975
4976 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4977 or function, the destructor function will only run if the associated
4978 data from the current module is not discarded.
4979
4980 Instruction Reference
4981 =====================
4982
4983 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4984 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4985 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4986 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4987 :ref:`other instructions <otherops>`.
4988
4989 .. _terminators:
4990
4991 Terminator Instructions
4992 -----------------------
4993
4994 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4995 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4996 block should be executed after the current block is finished. These
4997 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4998 control flow, not values (the one exception being the
4999 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5000
5001 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5002 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5003 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5004 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
5005 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
5006 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5007 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
5008 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5009 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
5010 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5011
5012 .. _i_ret:
5013
5014 '``ret``' Instruction
5015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5016
5017 Syntax:
5018 """""""
5019
5020 ::
5021
5022       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5023       ret void                 ; Return from void function
5024
5025 Overview:
5026 """""""""
5027
5028 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5029 a value) from a function back to the caller.
5030
5031 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5032 value and then causes control flow, and one that just causes control
5033 flow to occur.
5034
5035 Arguments:
5036 """"""""""
5037
5038 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5039 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5040 class <t_firstclass>`' type.
5041
5042 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5043 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5044 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5045 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5046 value.
5047
5048 Semantics:
5049 """"""""""
5050
5051 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5052 the calling function's context. If the caller is a
5053 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5054 instruction after the call. If the caller was an
5055 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5056 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5057 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5058 value.
5059
5060 Example:
5061 """"""""
5062
5063 .. code-block:: llvm
5064
5065       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5066       ret void                        ; Return from a void function
5067       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5068
5069 .. _i_br:
5070
5071 '``br``' Instruction
5072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5073
5074 Syntax:
5075 """""""
5076
5077 ::
5078
5079       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5080       br label <dest>          ; Unconditional branch
5081
5082 Overview:
5083 """""""""
5084
5085 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5086 different basic block in the current function. There are two forms of
5087 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5088 unconditional branch.
5089
5090 Arguments:
5091 """"""""""
5092
5093 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5094 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5095 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5096
5097 Semantics:
5098 """"""""""
5099
5100 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5101 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5102 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5103 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5104
5105 Example:
5106 """"""""
5107
5108 .. code-block:: llvm
5109
5110     Test:
5111       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5112       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5113     IfEqual:
5114       ret i32 1
5115     IfUnequal:
5116       ret i32 0
5117
5118 .. _i_switch:
5119
5120 '``switch``' Instruction
5121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5122
5123 Syntax:
5124 """""""
5125
5126 ::
5127
5128       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5129
5130 Overview:
5131 """""""""
5132
5133 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5134 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5135 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5136 destinations.
5137
5138 Arguments:
5139 """"""""""
5140
5141 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5142 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5143 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5144 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5145
5146 Semantics:
5147 """"""""""
5148
5149 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5150 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5151 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5152 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5153 to the default destination.
5154
5155 Implementation:
5156 """""""""""""""
5157
5158 Depending on properties of the target machine and the particular
5159 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5160 different ways. For example, it could be generated as a series of
5161 chained conditional branches or with a lookup table.
5162
5163 Example:
5164 """"""""
5165
5166 .. code-block:: llvm
5167
5168      ; Emulate a conditional br instruction
5169      %Val = zext i1 %value to i32
5170      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5171
5172      ; Emulate an unconditional br instruction
5173      switch i32 0, label %dest [ ]
5174
5175      ; Implement a jump table:
5176      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5177                                          i32 1, label %onone
5178                                          i32 2, label %ontwo ]
5179
5180 .. _i_indirectbr:
5181
5182 '``indirectbr``' Instruction
5183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5184
5185 Syntax:
5186 """""""
5187
5188 ::
5189
5190       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5191
5192 Overview:
5193 """""""""
5194
5195 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5196 label within the current function, whose address is specified by
5197 "``address``". Address must be derived from a
5198 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5199
5200 Arguments:
5201 """"""""""
5202
5203 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5204 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5205 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5206 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5207
5208 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5209 accurate understanding of the CFG.
5210
5211 Semantics:
5212 """"""""""
5213
5214 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5215 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5216 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5217 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5218
5219 Implementation:
5220 """""""""""""""
5221
5222 This is typically implemented with a jump through a register.
5223
5224 Example:
5225 """"""""
5226
5227 .. code-block:: llvm
5228
5229      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5230
5231 .. _i_invoke:
5232
5233 '``invoke``' Instruction
5234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5235
5236 Syntax:
5237 """""""
5238
5239 ::
5240
5241       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5242                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5243
5244 Overview:
5245 """""""""
5246
5247 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5248 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5249 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5250 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5251 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5252 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5253 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5254 nearest "exception" label.
5255
5256 The '``exception``' label is a `landing
5257 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5258 '``exception``' label is required to have the
5259 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5260 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5261 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5262 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5263 instruction, so that the important information contained within the
5264 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5265
5266 Arguments:
5267 """"""""""
5268
5269 This instruction requires several arguments:
5270
5271 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5272    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5273    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5274 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5275    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5276    are valid here.
5277 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5278    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5279    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5280    branching off an arbitrary pointer to function value.
5281 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5282    function to be invoked.
5283 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5284    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5285    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5286    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5287    extra arguments can be specified.
5288 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5289    executes a '``ret``' instruction.
5290 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5291    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5292    mechanism.
5293 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5294    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5295    attributes are valid here.
5296 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5297
5298 Semantics:
5299 """"""""""
5300
5301 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5302 instruction in most regards. The primary difference is that it
5303 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5304 library to unwind the stack.
5305
5306 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5307 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5308 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5309 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5310
5311 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5312 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5313 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5314 return value is available.
5315
5316 Example:
5317 """"""""
5318
5319 .. code-block:: llvm
5320
5321       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5322                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5323       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5324                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5325
5326 .. _i_resume:
5327
5328 '``resume``' Instruction
5329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5330
5331 Syntax:
5332 """""""
5333
5334 ::
5335
5336       resume <type> <value>
5337
5338 Overview:
5339 """""""""
5340
5341 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5342 successors.
5343
5344 Arguments:
5345 """"""""""
5346
5347 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5348 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5349 function.
5350
5351 Semantics:
5352 """"""""""
5353
5354 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5355 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5356 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5357
5358 Example:
5359 """"""""
5360
5361 .. code-block:: llvm
5362
5363       resume { i8*, i32 } %exn
5364
5365 .. _i_catchpad:
5366
5367 '``catchpad``' Instruction
5368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5369
5370 Syntax:
5371 """""""
5372
5373 ::
5374
5375       <resultval> = catchpad [<args>*]
5376           to label <normal label> unwind label <exception label>
5377
5378 Overview:
5379 """""""""
5380
5381 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5382 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5383 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5384 control to catch an exception.
5385 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5386 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5387 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5388 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5389 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5390 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5391 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5392 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5393
5394 Arguments:
5395 """"""""""
5396
5397 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5398 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5399
5400 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5401 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5402 label to transfer control to if it doesn't.
5403
5404 Semantics:
5405 """"""""""
5406
5407 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5408 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5409 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5410 As with calling conventions, how the personality function results are
5411 represented in LLVM IR is target specific.
5412
5413 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5414
5415 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5416    an exceptional instruction.
5417 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5418    first non-PHI instruction.
5419 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5420    catch-end block.
5421 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5422    catch block.
5423 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5424    '``catchpad``' instruction.
5425 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5426    any other predecessors.
5427 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5428    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5429    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5430 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5431    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5432    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5433
5434 Example:
5435 """"""""
5436
5437 .. code-block:: llvm
5438
5439       ;; A catch block which can catch an integer.
5440       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5441         to label %int.handler unwind label %terminate
5442
5443 .. _i_catchendpad:
5444
5445 '``catchendpad``' Instruction
5446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5447
5448 Syntax:
5449 """""""
5450
5451 ::
5452
5453       catchendpad unwind label <nextaction>
5454       catchendpad unwind to caller
5455
5456 Overview:
5457 """""""""
5458
5459 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5460 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5461 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5462 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5463 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5464 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5465 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5466 ``catchendpad``.
5467
5468 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5469 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5470 in-flight exception.
5471
5472 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5473 its parent function. The
5474 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5475 exception handling actions in the caller.
5476
5477 Arguments:
5478 """"""""""
5479
5480 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5481 where control should transfer to if none of the preceding
5482 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5483
5484 Semantics:
5485 """"""""""
5486
5487 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5488 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5489 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5490 present, control is transfered to the caller.
5491
5492 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5493
5494 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5495    an exceptional instruction.
5496 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5497    first non-PHI instruction.
5498 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5499    catch-end block.
5500 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5501    '``catchendpad``' instruction.
5502 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5503 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5504   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5505 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5506   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5507 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5508   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5509   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5510   executed.
5511 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5512   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5513   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5514   not had a corresponding
5515   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5516
5517 Example:
5518 """"""""
5519
5520 .. code-block:: llvm
5521
5522       catchendpad unwind label %terminate
5523       catchendpad unwind to caller
5524
5525 .. _i_catchret:
5526
5527 '``catchret``' Instruction
5528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5529
5530 Syntax:
5531 """""""
5532
5533 ::
5534
5535       catchret <value> to label <normal>
5536
5537 Overview:
5538 """""""""
5539
5540 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5541 single successor.
5542
5543
5544 Arguments:
5545 """"""""""
5546
5547 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5548 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5549 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5550 transfer to next.
5551
5552 Semantics:
5553 """"""""""
5554
5555 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5556 whose unwinding was interrupted with a
5557 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5558 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5559 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5560 Control then transfers to ``normal``.
5561 It may be passed an optional, personality specific, value.
5562
5563 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5564 not been executed.
5565
5566 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5567 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5568 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5569
5570 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5571 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5572 been executed but has not had a corresponding
5573 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5574
5575 Example:
5576 """"""""
5577
5578 .. code-block:: llvm
5579
5580       catchret %catch label %continue
5581
5582 .. _i_cleanupendpad:
5583
5584 '``cleanupendpad``' Instruction
5585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5586
5587 Syntax:
5588 """""""
5589
5590 ::
5591
5592       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5593       cleanupendpad <value> unwind to caller
5594
5595 Overview:
5596 """""""""
5597
5598 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5599 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5600 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5601 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5602 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5603
5604 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5605 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5606
5607 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5608 its parent function. The
5609 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5610 exception handling actions in the caller.
5611
5612 Arguments:
5613 """"""""""
5614
5615 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5616 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5617 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5618 should transfer to.
5619
5620 Semantics:
5621 """"""""""
5622
5623 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5624 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5625 the caller.
5626
5627 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5628
5629 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5630    an exceptional instruction.
5631 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5632    first non-PHI instruction.
5633 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5634    cleanup-end block.
5635 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5636    '``cleanupendpad``' instruction.
5637 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5638   has not been executed.
5639 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5640   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5641   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5642 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5643   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5644   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5645   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5646
5647 Example:
5648 """"""""
5649
5650 .. code-block:: llvm
5651
5652       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5653       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5654
5655 .. _i_cleanupret:
5656
5657 '``cleanupret``' Instruction
5658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5659
5660 Syntax:
5661 """""""
5662
5663 ::
5664
5665       cleanupret <value> unwind label <continue>
5666       cleanupret <value> unwind to caller
5667
5668 Overview:
5669 """""""""
5670
5671 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5672 an optional successor.
5673
5674
5675 Arguments:
5676 """"""""""
5677
5678 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5679 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5680 It also has an optional successor, ``continue``.
5681
5682 Semantics:
5683 """"""""""
5684
5685 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5686 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5687 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5688 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5689
5690 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5691 not been executed.
5692
5693 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5694 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5695 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5696
5697 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5698 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5699 been executed but has not had a corresponding
5700 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5701
5702 Example:
5703 """"""""
5704
5705 .. code-block:: llvm
5706
5707       cleanupret %cleanup unwind to caller
5708       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5709
5710 .. _i_terminatepad:
5711
5712 '``terminatepad``' Instruction
5713 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5714
5715 Syntax:
5716 """""""
5717
5718 ::
5719
5720       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5721       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5722
5723 Overview:
5724 """""""""
5725
5726 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5727 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5728 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5729 terminate the program.
5730 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5731 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5732 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5733 personality routine decides not to terminate the program for the
5734 in-flight exception.
5735
5736 Arguments:
5737 """"""""""
5738
5739 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5740 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5741
5742 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5743 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5744
5745 Semantics:
5746 """"""""""
5747
5748 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5749 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5750 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5751 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5752 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5753 personality should defer to in order to terminate the program.
5754
5755 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5756
5757 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5758    an exceptional instruction.
5759 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5760    first non-PHI instruction.
5761 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5762    terminate block.
5763 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5764    '``terminatepad``' instruction.
5765
5766 Example:
5767 """"""""
5768
5769 .. code-block:: llvm
5770
5771       ;; A terminate block which only permits integers.
5772       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5773
5774 .. _i_unreachable:
5775
5776 '``unreachable``' Instruction
5777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5778
5779 Syntax:
5780 """""""
5781
5782 ::
5783
5784       unreachable
5785
5786 Overview:
5787 """""""""
5788
5789 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5790 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5791 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5792 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5793
5794 Semantics:
5795 """"""""""
5796
5797 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5798
5799 .. _binaryops:
5800
5801 Binary Operations
5802 -----------------
5803
5804 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5805 They require two operands of the same type, execute an operation on
5806 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5807 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5808 result value has the same type as its operands.
5809
5810 There are several different binary operators:
5811
5812 .. _i_add:
5813
5814 '``add``' Instruction
5815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816
5817 Syntax:
5818 """""""
5819
5820 ::
5821
5822       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5823       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5824       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5825       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5826
5827 Overview:
5828 """""""""
5829
5830 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5831
5832 Arguments:
5833 """"""""""
5834
5835 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5836 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5837 arguments must have identical types.
5838
5839 Semantics:
5840 """"""""""
5841
5842 The value produced is the integer sum of the two operands.
5843
5844 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5845 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5846 the result.
5847
5848 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5849 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5850
5851 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5852 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5853 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5854 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5855
5856 Example:
5857 """"""""
5858
5859 .. code-block:: llvm
5860
5861       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5862
5863 .. _i_fadd:
5864
5865 '``fadd``' Instruction
5866 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5867
5868 Syntax:
5869 """""""
5870
5871 ::
5872
5873       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5874
5875 Overview:
5876 """""""""
5877
5878 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5879
5880 Arguments:
5881 """"""""""
5882
5883 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5884 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5885 Both arguments must have identical types.
5886
5887 Semantics:
5888 """"""""""
5889
5890 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5891 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5892 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5893 optimizations:
5894
5895 Example:
5896 """"""""
5897
5898 .. code-block:: llvm
5899
5900       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5901
5902 '``sub``' Instruction
5903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5904
5905 Syntax:
5906 """""""
5907
5908 ::
5909
5910       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5911       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5912       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5913       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5914
5915 Overview:
5916 """""""""
5917
5918 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5919
5920 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5921 instruction present in most other intermediate representations.
5922
5923 Arguments:
5924 """"""""""
5925
5926 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5927 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5928 arguments must have identical types.
5929
5930 Semantics:
5931 """"""""""
5932
5933 The value produced is the integer difference of the two operands.
5934
5935 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5936 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5937 the result.
5938
5939 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5940 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5941
5942 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5943 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5944 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5945 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5946
5947 Example:
5948 """"""""
5949
5950 .. code-block:: llvm
5951
5952       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5953       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5954
5955 .. _i_fsub:
5956
5957 '``fsub``' Instruction
5958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5959
5960 Syntax:
5961 """""""
5962
5963 ::
5964
5965       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5966
5967 Overview:
5968 """""""""
5969
5970 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5971
5972 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5973 instruction present in most other intermediate representations.
5974
5975 Arguments:
5976 """"""""""
5977
5978 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5979 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5980 Both arguments must have identical types.
5981
5982 Semantics:
5983 """"""""""
5984
5985 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5986 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5987 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5988 unsafe floating point optimizations:
5989
5990 Example:
5991 """"""""
5992
5993 .. code-block:: llvm
5994
5995       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5996       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5997
5998 '``mul``' Instruction
5999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6000
6001 Syntax:
6002 """""""
6003
6004 ::
6005
6006       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
6007       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6008       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
6009       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
6010
6011 Overview:
6012 """""""""
6013
6014 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
6015
6016 Arguments:
6017 """"""""""
6018
6019 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
6020 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6021 arguments must have identical types.
6022
6023 Semantics:
6024 """"""""""
6025
6026 The value produced is the integer product of the two operands.
6027
6028 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6029 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6030 bit width of the result.
6031
6032 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6033 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6034 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6035 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6036 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6037 product.
6038
6039 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6040 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6041 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6042 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6043
6044 Example:
6045 """"""""
6046
6047 .. code-block:: llvm
6048
6049       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6050
6051 .. _i_fmul:
6052
6053 '``fmul``' Instruction
6054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6055
6056 Syntax:
6057 """""""
6058
6059 ::
6060
6061       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6062
6063 Overview:
6064 """""""""
6065
6066 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6067
6068 Arguments:
6069 """"""""""
6070
6071 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
6072 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6073 Both arguments must have identical types.
6074
6075 Semantics:
6076 """"""""""
6077
6078 The value produced is the floating point product of the two operands.
6079 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6080 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6081 unsafe floating point optimizations:
6082
6083 Example:
6084 """"""""
6085
6086 .. code-block:: llvm
6087
6088       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6089
6090 '``udiv``' Instruction
6091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6092
6093 Syntax:
6094 """""""
6095
6096 ::
6097
6098       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6099       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6100
6101 Overview:
6102 """""""""
6103
6104 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6105
6106 Arguments:
6107 """"""""""
6108
6109 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6110 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6111 arguments must have identical types.
6112
6113 Semantics:
6114 """"""""""
6115
6116 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6117
6118 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6119 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6120
6121 Division by zero leads to undefined behavior.
6122
6123 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6124 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6125 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6126
6127 Example:
6128 """"""""
6129
6130 .. code-block:: llvm
6131
6132       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6133
6134 '``sdiv``' Instruction
6135 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6136
6137 Syntax:
6138 """""""
6139
6140 ::
6141
6142       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6143       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6144
6145 Overview:
6146 """""""""
6147
6148 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6149
6150 Arguments:
6151 """"""""""
6152
6153 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6154 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6155 arguments must have identical types.
6156
6157 Semantics:
6158 """"""""""
6159
6160 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6161 rounded towards zero.
6162
6163 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6164 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6165
6166 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6167 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6168 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6169
6170 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6171 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6172
6173 Example:
6174 """"""""
6175
6176 .. code-block:: llvm
6177
6178       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6179
6180 .. _i_fdiv:
6181
6182 '``fdiv``' Instruction
6183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6184
6185 Syntax:
6186 """""""
6187
6188 ::
6189
6190       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6191
6192 Overview:
6193 """""""""
6194
6195 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6196
6197 Arguments:
6198 """"""""""
6199
6200 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6201 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6202 Both arguments must have identical types.
6203
6204 Semantics:
6205 """"""""""
6206
6207 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6208 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6209 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6210 unsafe floating point optimizations:
6211
6212 Example:
6213 """"""""
6214
6215 .. code-block:: llvm
6216
6217       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6218
6219 '``urem``' Instruction
6220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6221
6222 Syntax:
6223 """""""
6224
6225 ::
6226
6227       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6228
6229 Overview:
6230 """""""""
6231
6232 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6233 division of its two arguments.
6234
6235 Arguments:
6236 """"""""""
6237
6238 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6239 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6240 arguments must have identical types.
6241
6242 Semantics:
6243 """"""""""
6244
6245 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6246 This instruction always performs an unsigned division to get the
6247 remainder.
6248
6249 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6250 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6251
6252 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6253
6254 Example:
6255 """"""""
6256
6257 .. code-block:: llvm
6258
6259       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6260
6261 '``srem``' Instruction
6262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6263
6264 Syntax:
6265 """""""
6266
6267 ::
6268
6269       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6270
6271 Overview:
6272 """""""""
6273
6274 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6275 division of its two operands. This instruction can also take
6276 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6277 must be integers.
6278
6279 Arguments:
6280 """"""""""
6281
6282 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6283 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6284 arguments must have identical types.
6285
6286 Semantics:
6287 """"""""""
6288
6289 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6290 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6291 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6292 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6293 difference, see `The Math
6294 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6295 table of how this is implemented in various languages, please see
6296 `Wikipedia: modulo
6297 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6298
6299 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6300 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6301
6302 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6303 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6304 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6305 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6306 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6307 result of the division and the remainder.)
6308
6309 Example:
6310 """"""""
6311
6312 .. code-block:: llvm
6313
6314       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6315
6316 .. _i_frem:
6317
6318 '``frem``' Instruction
6319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6320
6321 Syntax:
6322 """""""
6323
6324 ::
6325
6326       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6327
6328 Overview:
6329 """""""""
6330
6331 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6332 its two operands.
6333
6334 Arguments:
6335 """"""""""
6336
6337 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6338 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6339 Both arguments must have identical types.
6340
6341 Semantics:
6342 """"""""""
6343
6344 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6345 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6346 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6347 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6348
6349 Example:
6350 """"""""
6351
6352 .. code-block:: llvm
6353
6354       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6355
6356 .. _bitwiseops:
6357
6358 Bitwise Binary Operations
6359 -------------------------
6360
6361 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6362 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6363 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6364 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6365 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6366
6367 '``shl``' Instruction
6368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6369
6370 Syntax:
6371 """""""
6372
6373 ::
6374
6375       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6376       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6377       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6378       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6379
6380 Overview:
6381 """""""""
6382
6383 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6384 a specified number of bits.
6385
6386 Arguments:
6387 """"""""""
6388
6389 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6390 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6391 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6392
6393 Semantics:
6394 """"""""""
6395
6396 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6397 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6398 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6399 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6400 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6401 in ``op2``.
6402
6403 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6404 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6405 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6406 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6407 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6408 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6409 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6410
6411 Example:
6412 """"""""
6413
6414 .. code-block:: llvm
6415
6416       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6417       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6418       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6419       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6420       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6421
6422 '``lshr``' Instruction
6423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6424
6425 Syntax:
6426 """""""
6427
6428 ::
6429
6430       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6431       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6432
6433 Overview:
6434 """""""""
6435
6436 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6437 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6438
6439 Arguments:
6440 """"""""""
6441
6442 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6443 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6444 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6445
6446 Semantics:
6447 """"""""""
6448
6449 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6450 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6451 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6452 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6453 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6454 corresponding shift amount in ``op2``.
6455
6456 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6457 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6458 non-zero.
6459
6460 Example:
6461 """"""""
6462
6463 .. code-block:: llvm
6464
6465       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6466       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6467       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6468       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6469       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6470       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6471
6472 '``ashr``' Instruction
6473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6474
6475 Syntax:
6476 """""""
6477
6478 ::
6479
6480       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6481       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6482
6483 Overview:
6484 """""""""
6485
6486 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6487 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6488 extension.
6489
6490 Arguments:
6491 """"""""""
6492
6493 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6494 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6495 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6496
6497 Semantics:
6498 """"""""""
6499
6500 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6501 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6502 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6503 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6504 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6505 corresponding shift amount in ``op2``.
6506
6507 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6508 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6509 non-zero.
6510
6511 Example:
6512 """"""""
6513
6514 .. code-block:: llvm
6515
6516       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6517       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6518       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6519       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6520       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6521       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6522
6523 '``and``' Instruction
6524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6525
6526 Syntax:
6527 """""""
6528
6529 ::
6530
6531       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6532
6533 Overview:
6534 """""""""
6535
6536 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6537 operands.
6538
6539 Arguments:
6540 """"""""""
6541
6542 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6543 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6544 arguments must have identical types.
6545
6546 Semantics:
6547 """"""""""
6548
6549 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6550
6551 +-----+-----+-----+
6552 | In0 | In1 | Out |
6553 +-----+-----+-----+
6554 |   0 |   0 |   0 |
6555 +-----+-----+-----+
6556 |   0 |   1 |   0 |
6557 +-----+-----+-----+
6558 |   1 |   0 |   0 |
6559 +-----+-----+-----+
6560 |   1 |   1 |   1 |
6561 +-----+-----+-----+
6562
6563 Example:
6564 """"""""
6565
6566 .. code-block:: llvm
6567
6568       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6569       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6570       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6571
6572 '``or``' Instruction
6573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6574
6575 Syntax:
6576 """""""
6577
6578 ::
6579
6580       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6581
6582 Overview:
6583 """""""""
6584
6585 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6586 two operands.
6587
6588 Arguments:
6589 """"""""""
6590
6591 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6592 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6593 arguments must have identical types.
6594
6595 Semantics:
6596 """"""""""
6597
6598 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6599
6600 +-----+-----+-----+
6601 | In0 | In1 | Out |
6602 +-----+-----+-----+
6603 |   0 |   0 |   0 |
6604 +-----+-----+-----+
6605 |   0 |   1 |   1 |
6606 +-----+-----+-----+
6607 |   1 |   0 |   1 |
6608 +-----+-----+-----+
6609 |   1 |   1 |   1 |
6610 +-----+-----+-----+
6611
6612 Example:
6613 """"""""
6614
6615 ::
6616
6617       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6618       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6619       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6620
6621 '``xor``' Instruction
6622 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6623
6624 Syntax:
6625 """""""
6626
6627 ::
6628
6629       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6630
6631 Overview:
6632 """""""""
6633
6634 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6635 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6636 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6637
6638 Arguments:
6639 """"""""""
6640
6641 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6642 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6643 arguments must have identical types.
6644
6645 Semantics:
6646 """"""""""
6647
6648 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6649
6650 +-----+-----+-----+
6651 | In0 | In1 | Out |
6652 +-----+-----+-----+
6653 |   0 |   0 |   0 |
6654 +-----+-----+-----+
6655 |   0 |   1 |   1 |
6656 +-----+-----+-----+
6657 |   1 |   0 |   1 |
6658 +-----+-----+-----+
6659 |   1 |   1 |   0 |
6660 +-----+-----+-----+
6661
6662 Example:
6663 """"""""
6664
6665 .. code-block:: llvm
6666
6667       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6668       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6669       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6670       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6671
6672 Vector Operations
6673 -----------------
6674
6675 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6676 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6677 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6678 While LLVM does directly support these vector operations, many
6679 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6680 take full advantage of a specific target.
6681
6682 .. _i_extractelement:
6683
6684 '``extractelement``' Instruction
6685 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6686
6687 Syntax:
6688 """""""
6689
6690 ::
6691
6692       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6693
6694 Overview:
6695 """""""""
6696
6697 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6698 from a vector at a specified index.
6699
6700 Arguments:
6701 """"""""""
6702
6703 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6704 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6705 the position from which to extract the element. The index may be a
6706 variable of any integer type.
6707
6708 Semantics:
6709 """"""""""
6710
6711 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6712 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6713 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6714
6715 Example:
6716 """"""""
6717
6718 .. code-block:: llvm
6719
6720       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6721
6722 .. _i_insertelement:
6723
6724 '``insertelement``' Instruction
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 ::
6731
6732       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6733
6734 Overview:
6735 """""""""
6736
6737 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6738 vector at a specified index.
6739
6740 Arguments:
6741 """"""""""
6742
6743 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6744 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6745 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6746 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6747 index may be a variable of any integer type.
6748
6749 Semantics:
6750 """"""""""
6751
6752 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6753 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6754 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6755 undefined.
6756
6757 Example:
6758 """"""""
6759
6760 .. code-block:: llvm
6761
6762       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6763
6764 .. _i_shufflevector:
6765
6766 '``shufflevector``' Instruction
6767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6768
6769 Syntax:
6770 """""""
6771
6772 ::
6773
6774       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6775
6776 Overview:
6777 """""""""
6778
6779 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6780 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6781 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6782
6783 Arguments:
6784 """"""""""
6785
6786 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6787 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6788 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6789 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6790 same as the element type of the first two operands.
6791
6792 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6793 constant integer or undef values.
6794
6795 Semantics:
6796 """"""""""
6797
6798 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6799 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6800 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6801 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6802 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6803 only one vector.
6804
6805 Example:
6806 """"""""
6807
6808 .. code-block:: llvm
6809
6810       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6811                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6812       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6813                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6814       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6815                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6816       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6817                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6818
6819 Aggregate Operations
6820 --------------------
6821
6822 LLVM supports several instructions for working with
6823 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6824
6825 .. _i_extractvalue:
6826
6827 '``extractvalue``' Instruction
6828 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6829
6830 Syntax:
6831 """""""
6832
6833 ::
6834
6835       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6836
6837 Overview:
6838 """""""""
6839
6840 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6841 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6842
6843 Arguments:
6844 """"""""""
6845
6846 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6847 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6848 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6849 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6850
6851 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6852
6853 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6854    omitted and assumed to be zero.
6855 -  At least one index must be specified.
6856 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6857
6858 Semantics:
6859 """"""""""
6860
6861 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6862 the index operands.
6863
6864 Example:
6865 """"""""
6866
6867 .. code-block:: llvm
6868
6869       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6870
6871 .. _i_insertvalue:
6872
6873 '``insertvalue``' Instruction
6874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6875
6876 Syntax:
6877 """""""
6878
6879 ::
6880
6881       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6882
6883 Overview:
6884 """""""""
6885
6886 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6887 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6888
6889 Arguments:
6890 """"""""""
6891
6892 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6893 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6894 a first-class value to insert. The following operands are constant
6895 indices indicating the position at which to insert the value in a
6896 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6897 to insert must have the same type as the value identified by the
6898 indices.
6899
6900 Semantics:
6901 """"""""""
6902
6903 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6904 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6905 indices is that of ``elt``.
6906
6907 Example:
6908 """"""""
6909
6910 .. code-block:: llvm
6911
6912       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6913       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6914       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6915
6916 .. _memoryops:
6917
6918 Memory Access and Addressing Operations
6919 ---------------------------------------
6920
6921 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6922 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6923 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6924 memory in LLVM.
6925
6926 .. _i_alloca:
6927
6928 '``alloca``' Instruction
6929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6930
6931 Syntax:
6932 """""""
6933
6934 ::
6935
6936       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6937
6938 Overview:
6939 """""""""
6940
6941 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6942 currently executing function, to be automatically released when this
6943 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6944 generic address space (address space zero).
6945
6946 Arguments:
6947 """"""""""
6948
6949 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6950 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6951 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6952 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6953 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6954 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6955 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6956 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6957 boundary compatible with the type.
6958
6959 '``type``' may be any sized type.
6960
6961 Semantics:
6962 """"""""""
6963
6964 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6965 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6966 memory is automatically released when the function returns. The
6967 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6968 variables that must have an address available. When the function returns
6969 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6970 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6971 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6972 is not specified.
6973
6974 Example:
6975 """"""""
6976
6977 .. code-block:: llvm
6978
6979       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6980       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6981       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6982       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6983
6984 .. _i_load:
6985
6986 '``load``' Instruction
6987 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6988
6989 Syntax:
6990 """""""
6991
6992 ::
6993
6994       <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>]
6995       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6996       !<index> = !{ i32 1 }
6997       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6998       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6999
7000 Overview:
7001 """""""""
7002
7003 The '``load``' instruction is used to read from memory.
7004
7005 Arguments:
7006 """"""""""
7007
7008 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
7009 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
7010 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
7011 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7012 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
7013 operations <volatile>`.
7014
7015 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7016 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7017 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
7018 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7019 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7020 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7021 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7022 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
7023 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
7024 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
7025 any defined semantics for atomic loads.
7026
7027 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7028 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7029 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7030 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7031 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7032 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7033 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7034 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7035
7036 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7037 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7038 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7039 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7040 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7041 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7042 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7043
7044 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7045 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7046 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
7047 instruction tells the optimizer and code generator that the address
7048 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
7049 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
7050 but it does imply that once the location is known dereferenceable
7051 its value is henceforth unchanging.
7052
7053 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7054  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
7055
7056 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7057 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7058 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7059 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7060 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7061 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7062 to loads of a pointer type.
7063
7064 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7065 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7066 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7067 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7068 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7069 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7070 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7071 to loads of a pointer type.
7072
7073 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7074 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7075 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7076 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7077 dereferenceable or null.
7078 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7079 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7080 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7081 to loads of a pointer type.
7082
7083 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7084 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7085 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7086 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7087 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7088 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7089 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7090
7091 Semantics:
7092 """"""""""
7093
7094 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7095 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7096 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7097 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7098 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7099 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7100 written using a store of the same type.
7101
7102 Examples:
7103 """""""""
7104
7105 .. code-block:: llvm
7106
7107       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7108       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7109       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7110
7111 .. _i_store:
7112
7113 '``store``' Instruction
7114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7115
7116 Syntax:
7117 """""""
7118
7119 ::
7120
7121       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7122       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7123
7124 Overview:
7125 """""""""
7126
7127 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7128
7129 Arguments:
7130 """"""""""
7131
7132 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
7133 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7134 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7135 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7136 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7137 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7138 operations <volatile>`.
7139
7140 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7141 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7142 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7143 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7144 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7145 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7146 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7147 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7148 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7149 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7150 have any defined semantics for atomic stores.
7151
7152 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7153 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7154 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7155 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7156 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7157 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7158 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7159 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7160
7161 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7162 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7163 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7164 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7165 be reused in the cache. The code generator may select special
7166 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7167 x86.
7168
7169 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7170 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7171
7172 Semantics:
7173 """"""""""
7174
7175 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7176 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7177 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7178 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7179 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7180 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7181 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7182 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7183
7184 Example:
7185 """"""""
7186
7187 .. code-block:: llvm
7188
7189       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7190       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7191       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7192
7193 .. _i_fence:
7194
7195 '``fence``' Instruction
7196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7197
7198 Syntax:
7199 """""""
7200
7201 ::
7202
7203       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7204
7205 Overview:
7206 """""""""
7207
7208 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7209 between operations.
7210
7211 Arguments:
7212 """"""""""
7213
7214 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7215 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7216 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7217
7218 Semantics:
7219 """"""""""
7220
7221 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7222 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7223 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7224 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7225 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7226 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7227 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7228 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7229 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7230 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7231 *happens-before* edge.
7232
7233 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7234 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7235 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7236
7237 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7238 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7239 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7240
7241 Example:
7242 """"""""
7243
7244 .. code-block:: llvm
7245
7246       fence acquire                          ; yields void
7247       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7248
7249 .. _i_cmpxchg:
7250
7251 '``cmpxchg``' Instruction
7252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7253
7254 Syntax:
7255 """""""
7256
7257 ::
7258
7259       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7260
7261 Overview:
7262 """""""""
7263
7264 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7265 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7266 equal, it tries to store a new value into the memory.
7267
7268 Arguments:
7269 """"""""""
7270
7271 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7272 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7273 address, and a new value to place at that address if the compared values
7274 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7275 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7276 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7277 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7278 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7279 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7280 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7281
7282 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7283 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7284 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7285 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7286 ``release`` or ``acq_rel``.
7287
7288 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7289 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7290 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7291 respect to all other code in the system.
7292
7293 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7294 equal to the size in memory of the operand.
7295
7296 Semantics:
7297 """"""""""
7298
7299 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7300 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7301 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7302 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7303
7304 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7305 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7306 matched.
7307
7308 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7309 if the value loaded equals ``cmp``.
7310
7311 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7312 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7313 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7314
7315 Example:
7316 """"""""
7317
7318 .. code-block:: llvm
7319
7320     entry:
7321       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7322       br label %loop
7323
7324     loop:
7325       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7326       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7327       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7328       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7329       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7330       br i1 %success, label %done, label %loop
7331
7332     done:
7333       ...
7334
7335 .. _i_atomicrmw:
7336
7337 '``atomicrmw``' Instruction
7338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7339
7340 Syntax:
7341 """""""
7342
7343 ::
7344
7345       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7346
7347 Overview:
7348 """""""""
7349
7350 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7351
7352 Arguments:
7353 """"""""""
7354
7355 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7356 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7357 operation. The operation must be one of the following keywords:
7358
7359 -  xchg
7360 -  add
7361 -  sub
7362 -  and
7363 -  nand
7364 -  or
7365 -  xor
7366 -  max
7367 -  min
7368 -  umax
7369 -  umin
7370
7371 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7372 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7373 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7374 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7375 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7376 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7377 operations <volatile>`.
7378
7379 Semantics:
7380 """"""""""
7381
7382 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7383 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7384 value at the location is returned. The modification is specified by the
7385 operation argument:
7386
7387 -  xchg: ``*ptr = val``
7388 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7389 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7390 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7391 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7392 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7393 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7394 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7395 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7396 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7397    comparison)
7398 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7399    comparison)
7400
7401 Example:
7402 """"""""
7403
7404 .. code-block:: llvm
7405
7406       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7407
7408 .. _i_getelementptr:
7409
7410 '``getelementptr``' Instruction
7411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7412
7413 Syntax:
7414 """""""
7415
7416 ::
7417
7418       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7419       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7420       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7421
7422 Overview:
7423 """""""""
7424
7425 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7426 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7427 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7428 be used to calculate a vector of such addresses.
7429
7430 Arguments:
7431 """"""""""
7432
7433 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7434 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7435 base address to start from. The remaining arguments are indices
7436 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7437 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7438 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7439 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7440 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7441 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7442 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7443 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7444 would require loading the pointer before continuing calculation.
7445
7446 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7447 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7448 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7449 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7450 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7451 required to be constant. These integers are treated as signed values
7452 where relevant.
7453
7454 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7455 to LLVM:
7456
7457 .. code-block:: c
7458
7459     struct RT {
7460       char A;
7461       int B[10][20];
7462       char C;
7463     };
7464     struct ST {
7465       int X;
7466       double Y;
7467       struct RT Z;
7468     };
7469
7470     int *foo(struct ST *s) {
7471       return &s[1].Z.B[5][13];
7472     }
7473
7474 The LLVM code generated by Clang is:
7475
7476 .. code-block:: llvm
7477
7478     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7479     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7480
7481     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7482     entry:
7483       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7484       ret i32* %arrayidx
7485     }
7486
7487 Semantics:
7488 """"""""""
7489
7490 In the example above, the first index is indexing into the
7491 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7492 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7493 indexes into the third element of the structure, yielding a
7494 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7495 structure. The third index indexes into the second element of the
7496 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7497 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7498 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7499 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7500
7501 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7502 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7503 for the given testcase is equivalent to:
7504
7505 .. code-block:: llvm
7506
7507     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7508       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7509       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7510       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7511       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7512       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7513       ret i32* %t5
7514     }
7515
7516 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7517 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7518 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7519 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7520 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7521 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7522 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7523 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7524 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7525 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7526
7527 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7528 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7529 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7530 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7531 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7532 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7533 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7534 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7535 information.
7536
7537 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7538 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7539
7540 Example:
7541 """"""""
7542
7543 .. code-block:: llvm
7544
7545         ; yields [12 x i8]*:aptr
7546         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7547         ; yields i8*:vptr
7548         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7549         ; yields i8*:eptr
7550         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7551         ; yields i32*:iptr
7552         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7553
7554 Vector of pointers:
7555 """""""""""""""""""
7556
7557 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7558 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7559 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7560 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7561
7562 .. code-block:: llvm
7563
7564      ; All arguments are vectors:
7565      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7566      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7567
7568      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7569      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7570      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7571
7572      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7573      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7574      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7575
7576      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7577
7578 The two following instructions are equivalent:
7579
7580 .. code-block:: llvm
7581
7582      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7583        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7584        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7585        <4 x i32> %ind4,
7586        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7587
7588      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7589        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7590
7591 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7592 makes sense:
7593
7594 .. code-block:: c
7595
7596     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7597     double *A, B; int *C;
7598     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7599       A[i] = B[C[i]];
7600     }
7601
7602 .. code-block:: llvm
7603
7604     ; get pointers for 8 elements from array B
7605     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7606     ; load 8 elements from array B into A
7607     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7608          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7609
7610 Conversion Operations
7611 ---------------------
7612
7613 The instructions in this category are the conversion instructions
7614 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7615 various bit conversions on the operand.
7616
7617 '``trunc .. to``' Instruction
7618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7619
7620 Syntax:
7621 """""""
7622
7623 ::
7624
7625       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7626
7627 Overview:
7628 """""""""
7629
7630 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7631
7632 Arguments:
7633 """"""""""
7634
7635 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7636 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7637 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7638 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7639 types are not allowed.
7640
7641 Semantics:
7642 """"""""""
7643
7644 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7645 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7646 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7647 It will always truncate bits.
7648
7649 Example:
7650 """"""""
7651
7652 .. code-block:: llvm
7653
7654       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7655       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7656       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7657       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7658
7659 '``zext .. to``' Instruction
7660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7661
7662 Syntax:
7663 """""""
7664
7665 ::
7666
7667       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7668
7669 Overview:
7670 """""""""
7671
7672 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7673
7674 Arguments:
7675 """"""""""
7676
7677 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7678 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7679 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7680 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7681
7682 Semantics:
7683 """"""""""
7684
7685 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7686 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7687
7688 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7689
7690 Example:
7691 """"""""
7692
7693 .. code-block:: llvm
7694
7695       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7696       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7697       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7698
7699 '``sext .. to``' Instruction
7700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7701
7702 Syntax:
7703 """""""
7704
7705 ::
7706
7707       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7708
7709 Overview:
7710 """""""""
7711
7712 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7713
7714 Arguments:
7715 """"""""""
7716
7717 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7718 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7719 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7720 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7721
7722 Semantics:
7723 """"""""""
7724
7725 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7726 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7727 of the type ``ty2``.
7728
7729 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7730
7731 Example:
7732 """"""""
7733
7734 .. code-block:: llvm
7735
7736       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7737       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7738       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7739
7740 '``fptrunc .. to``' Instruction
7741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7742
7743 Syntax:
7744 """""""
7745
7746 ::
7747
7748       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7749
7750 Overview:
7751 """""""""
7752
7753 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7754
7755 Arguments:
7756 """"""""""
7757
7758 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7759 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7760 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7761 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7762
7763 Semantics:
7764 """"""""""
7765
7766 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7767 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7768 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7769 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7770 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7771 round to zero) is undefined.
7772
7773 Example:
7774 """"""""
7775
7776 .. code-block:: llvm
7777
7778       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7779       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7780
7781 '``fpext .. to``' Instruction
7782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7783
7784 Syntax:
7785 """""""
7786
7787 ::
7788
7789       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7790
7791 Overview:
7792 """""""""
7793
7794 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7795 point value.
7796
7797 Arguments:
7798 """"""""""
7799
7800 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7801 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7802 to. The source type must be smaller than the destination type.
7803
7804 Semantics:
7805 """"""""""
7806
7807 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7808 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7809 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7810 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7811 *no-op cast* for a floating point cast.
7812
7813 Example:
7814 """"""""
7815
7816 .. code-block:: llvm
7817
7818       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7819       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7820
7821 '``fptoui .. to``' Instruction
7822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7823
7824 Syntax:
7825 """""""
7826
7827 ::
7828
7829       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7830
7831 Overview:
7832 """""""""
7833
7834 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7835 integer equivalent of type ``ty2``.
7836
7837 Arguments:
7838 """"""""""
7839
7840 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7841 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7842 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7843 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7844 type with the same number of elements as ``ty``
7845
7846 Semantics:
7847 """"""""""
7848
7849 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7850 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7851 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7852 are undefined.
7853
7854 Example:
7855 """"""""
7856
7857 .. code-block:: llvm
7858
7859       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7860       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7861       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7862
7863 '``fptosi .. to``' Instruction
7864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7865
7866 Syntax:
7867 """""""
7868
7869 ::
7870
7871       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7872
7873 Overview:
7874 """""""""
7875
7876 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7877 ``value`` to type ``ty2``.
7878
7879 Arguments:
7880 """"""""""
7881
7882 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7883 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7884 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7885 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7886 type with the same number of elements as ``ty``
7887
7888 Semantics:
7889 """"""""""
7890
7891 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7892 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7893 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7894 are undefined.
7895
7896 Example:
7897 """"""""
7898
7899 .. code-block:: llvm
7900
7901       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7902       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7903       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7904
7905 '``uitofp .. to``' Instruction
7906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7907
7908 Syntax:
7909 """""""
7910
7911 ::
7912
7913       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7914
7915 Overview:
7916 """""""""
7917
7918 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7919 and converts that value to the ``ty2`` type.
7920
7921 Arguments:
7922 """"""""""
7923
7924 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7925 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7926 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7927 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7928 type with the same number of elements as ``ty``
7929
7930 Semantics:
7931 """"""""""
7932
7933 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7934 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7935 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7936 are undefined.
7937
7938 Example:
7939 """"""""
7940
7941 .. code-block:: llvm
7942
7943       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7944       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7945
7946 '``sitofp .. to``' Instruction
7947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7948
7949 Syntax:
7950 """""""
7951
7952 ::
7953
7954       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7955
7956 Overview:
7957 """""""""
7958
7959 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7960 converts that value to the ``ty2`` type.
7961
7962 Arguments:
7963 """"""""""
7964
7965 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7966 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7967 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7968 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7969 type with the same number of elements as ``ty``
7970
7971 Semantics:
7972 """"""""""
7973
7974 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7975 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7976 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7977 undefined.
7978
7979 Example:
7980 """"""""
7981
7982 .. code-block:: llvm
7983
7984       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7985       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7986
7987 .. _i_ptrtoint:
7988
7989 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7991
7992 Syntax:
7993 """""""
7994
7995 ::
7996
7997       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7998
7999 Overview:
8000 """""""""
8001
8002 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
8003 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
8004
8005 Arguments:
8006 """"""""""
8007
8008 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
8009 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
8010 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
8011 a vector of integers type.
8012
8013 Semantics:
8014 """"""""""
8015
8016 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
8017 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
8018 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
8019 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
8020 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
8021 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
8022 change.
8023
8024 Example:
8025 """"""""
8026
8027 .. code-block:: llvm
8028
8029       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8030       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8031       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8032
8033 .. _i_inttoptr:
8034
8035 '``inttoptr .. to``' Instruction
8036 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8037
8038 Syntax:
8039 """""""
8040
8041 ::
8042
8043       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8044
8045 Overview:
8046 """""""""
8047
8048 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8049 pointer type, ``ty2``.
8050
8051 Arguments:
8052 """"""""""
8053
8054 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8055 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8056 type.
8057
8058 Semantics:
8059 """"""""""
8060
8061 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8062 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8063 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8064 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8065 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8066 nothing is done (*no-op cast*).
8067
8068 Example:
8069 """"""""
8070
8071 .. code-block:: llvm
8072
8073       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8074       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8075       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8076       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8077
8078 .. _i_bitcast:
8079
8080 '``bitcast .. to``' Instruction
8081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8082
8083 Syntax:
8084 """""""
8085
8086 ::
8087
8088       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8089
8090 Overview:
8091 """""""""
8092
8093 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8094 changing any bits.
8095
8096 Arguments:
8097 """"""""""
8098
8099 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8100 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8101 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8102 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8103 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8104 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8105 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8106 long as they have the same size).
8107
8108 Semantics:
8109 """"""""""
8110
8111 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8112 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8113 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8114 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8115 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8116 pointers) types with the same address space through this instruction.
8117 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8118 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8119
8120 Example:
8121 """"""""
8122
8123 .. code-block:: llvm
8124
8125       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8126       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8127       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8128       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8129
8130 .. _i_addrspacecast:
8131
8132 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8134
8135 Syntax:
8136 """""""
8137
8138 ::
8139
8140       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8141
8142 Overview:
8143 """""""""
8144
8145 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8146 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8147
8148 Arguments:
8149 """"""""""
8150
8151 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8152 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8153 address space.
8154
8155 Semantics:
8156 """"""""""
8157
8158 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8159 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8160 value modification, depending on the target and the address space
8161 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8162 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8163 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8164 location.
8165
8166 Example:
8167 """"""""
8168
8169 .. code-block:: llvm
8170
8171       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8172       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8173       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8174
8175 .. _otherops:
8176
8177 Other Operations
8178 ----------------
8179
8180 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8181 which defy better classification.
8182
8183 .. _i_icmp:
8184
8185 '``icmp``' Instruction
8186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8187
8188 Syntax:
8189 """""""
8190
8191 ::
8192
8193       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8194
8195 Overview:
8196 """""""""
8197
8198 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8199 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8200 pointer, or pointer vector operands.
8201
8202 Arguments:
8203 """"""""""
8204
8205 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8206 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8207 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8208
8209 #. ``eq``: equal
8210 #. ``ne``: not equal
8211 #. ``ugt``: unsigned greater than
8212 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8213 #. ``ult``: unsigned less than
8214 #. ``ule``: unsigned less or equal
8215 #. ``sgt``: signed greater than
8216 #. ``sge``: signed greater or equal
8217 #. ``slt``: signed less than
8218 #. ``sle``: signed less or equal
8219
8220 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8221 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8222 must also be identical types.
8223
8224 Semantics:
8225 """"""""""
8226
8227 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8228 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8229 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8230
8231 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8232    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8233 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8234    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8235 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8236    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8237 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8238    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8239 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8240    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8241 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8242    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8243 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8244    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8245 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8246    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8247 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8248    if ``op1`` is less than ``op2``.
8249 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8250    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8251
8252 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8253 are compared as if they were integers.
8254
8255 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8256 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8257 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8258
8259 Example:
8260 """"""""
8261
8262 .. code-block:: llvm
8263
8264       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8265       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8266       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8267       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8268       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8269       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8270
8271 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8272 ``icmp`` instruction.
8273
8274 .. _i_fcmp:
8275
8276 '``fcmp``' Instruction
8277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8278
8279 Syntax:
8280 """""""
8281
8282 ::
8283
8284       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8285
8286 Overview:
8287 """""""""
8288
8289 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8290 values based on comparison of its operands.
8291
8292 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8293 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8294
8295 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8296 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8297 compared.
8298
8299 Arguments:
8300 """"""""""
8301
8302 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8303 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8304 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8305
8306 #. ``false``: no comparison, always returns false
8307 #. ``oeq``: ordered and equal
8308 #. ``ogt``: ordered and greater than
8309 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8310 #. ``olt``: ordered and less than
8311 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8312 #. ``one``: ordered and not equal
8313 #. ``ord``: ordered (no nans)
8314 #. ``ueq``: unordered or equal
8315 #. ``ugt``: unordered or greater than
8316 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8317 #. ``ult``: unordered or less than
8318 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8319 #. ``une``: unordered or not equal
8320 #. ``uno``: unordered (either nans)
8321 #. ``true``: no comparison, always returns true
8322
8323 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8324 that either operand may be a QNAN.
8325
8326 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8327 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8328 type. They must have identical types.
8329
8330 Semantics:
8331 """"""""""
8332
8333 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8334 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8335 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8336 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8337
8338 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8339 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8340    is equal to ``op2``.
8341 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8342    is greater than ``op2``.
8343 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8344    is greater than or equal to ``op2``.
8345 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8346    is less than ``op2``.
8347 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8348    is less than or equal to ``op2``.
8349 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8350    is not equal to ``op2``.
8351 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8352 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8353    equal to ``op2``.
8354 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8355    greater than ``op2``.
8356 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8357    greater than or equal to ``op2``.
8358 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8359    less than ``op2``.
8360 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8361    less than or equal to ``op2``.
8362 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8363    not equal to ``op2``.
8364 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8365 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8366
8367 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8368 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8369 otherwise unsafe floating point optimizations.
8370
8371 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8372 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8373 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8374 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8375
8376 Example:
8377 """"""""
8378
8379 .. code-block:: llvm
8380
8381       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8382       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8383       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8384       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8385
8386 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8387 ``fcmp`` instruction.
8388
8389 .. _i_phi:
8390
8391 '``phi``' Instruction
8392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8393
8394 Syntax:
8395 """""""
8396
8397 ::
8398
8399       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8400
8401 Overview:
8402 """""""""
8403
8404 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8405 graph representing the function.
8406
8407 Arguments:
8408 """"""""""
8409
8410 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8411 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8412 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8413 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8414 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8415 label arguments.
8416
8417 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8418 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8419 block.
8420
8421 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8422 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8423 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8424 instruction's return value on the same edge).
8425
8426 Semantics:
8427 """"""""""
8428
8429 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8430 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8431 executed just prior to the current block.
8432
8433 Example:
8434 """"""""
8435
8436 .. code-block:: llvm
8437
8438     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8439       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8440       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8441       br label %Loop
8442
8443 .. _i_select:
8444
8445 '``select``' Instruction
8446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8447
8448 Syntax:
8449 """""""
8450
8451 ::
8452
8453       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8454
8455       selty is either i1 or {<N x i1>}
8456
8457 Overview:
8458 """""""""
8459
8460 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8461 condition, without IR-level branching.
8462
8463 Arguments:
8464 """"""""""
8465
8466 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8467 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8468 class <t_firstclass>` type.
8469
8470 Semantics:
8471 """"""""""
8472
8473 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8474 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8475 argument.
8476
8477 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8478 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8479
8480 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8481 same size, then an entire vector is selected.
8482
8483 Example:
8484 """"""""
8485
8486 .. code-block:: llvm
8487
8488       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8489
8490 .. _i_call:
8491
8492 '``call``' Instruction
8493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8494
8495 Syntax:
8496 """""""
8497
8498 ::
8499
8500       <result> = [tail | musttail | notail ] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8501                    [ operand bundles ]
8502
8503 Overview:
8504 """""""""
8505
8506 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8507
8508 Arguments:
8509 """"""""""
8510
8511 This instruction requires several arguments:
8512
8513 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8514    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8515    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8516    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8517    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8518
8519    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8520       recursive cycle in the call graph.
8521    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8522       forwarded in place.
8523
8524    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8525    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8526    rules:
8527
8528    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8529      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8530    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8531      produced by the call or void.
8532    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8533      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8534      in address space.
8535    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8536    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8537      returned, and inalloca, must match.
8538    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8539      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8540      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8541
8542    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8543    the following conditions are met:
8544
8545    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8546    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8547       uses value of call or is void).
8548    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8549       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8550    -  `Platform-specific constraints are
8551       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8552
8553 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8554    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8555    call optimization from being performed on the call.
8556
8557 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8558    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8559    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8560    calling convention of the call must match the calling convention of
8561    the target function, or else the behavior is undefined.
8562 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8563    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8564    are valid here.
8565 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8566    type of the return value. Functions that return no value are marked
8567    ``void``.
8568 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8569    being invoked. The argument types must match the types implied by
8570    this signature. This type can be omitted if the function is not
8571    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8572    function.
8573 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8574    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8575    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8576    to function value.
8577 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8578    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8579    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8580    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8581    extra arguments can be specified.
8582 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8583    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8584    attributes are valid here.
8585 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8586
8587 Semantics:
8588 """"""""""
8589
8590 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8591 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8592 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8593 flow continues with the instruction after the function call, and the
8594 return value of the function is bound to the result argument.
8595
8596 Example:
8597 """"""""
8598
8599 .. code-block:: llvm
8600
8601       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8602       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8603       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8604       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8605       call void %foo(i8 97 signext)
8606
8607       %struct.A = type { i32, i8 }
8608       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8609       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8610       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8611       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8612       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8613
8614 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8615 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8616 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8617 This is something we'd like to change in the future to provide better
8618 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8619
8620 .. _i_va_arg:
8621
8622 '``va_arg``' Instruction
8623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8624
8625 Syntax:
8626 """""""
8627
8628 ::
8629
8630       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8631
8632 Overview:
8633 """""""""
8634
8635 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8636 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8637 the ``va_arg`` macro in C.
8638
8639 Arguments:
8640 """"""""""
8641
8642 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8643 argument. It returns a value of the specified argument type and
8644 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8645 type of ``va_list`` is target specific.
8646
8647 Semantics:
8648 """"""""""
8649
8650 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8651 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8652 the next argument. For more information, see the variable argument
8653 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8654
8655 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8656 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8657 function.
8658
8659 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8660 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8661
8662 Example:
8663 """"""""
8664
8665 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8666
8667 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8668 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8669 types on any target.
8670
8671 .. _i_landingpad:
8672
8673 '``landingpad``' Instruction
8674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8675
8676 Syntax:
8677 """""""
8678
8679 ::
8680
8681       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8682       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8683
8684       <clause> := catch <type> <value>
8685       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8686
8687 Overview:
8688 """""""""
8689
8690 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8691 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8692 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8693 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8694 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8695 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8696
8697 Arguments:
8698 """"""""""
8699
8700 The optional
8701 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8702
8703 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8704 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8705 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8706 clause takes an array constant as its argument. Use
8707 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8708 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8709 the ``cleanup`` flag.
8710
8711 Semantics:
8712 """"""""""
8713
8714 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8715 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8716 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8717 calling conventions, how the personality function results are
8718 represented in LLVM IR is target specific.
8719
8720 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8721 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8722 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8723 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8724 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8725 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8726 unwinding continues further up the call stack.
8727
8728 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8729
8730 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8731    of an '``invoke``' instruction.
8732 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8733    first non-PHI instruction.
8734 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8735    pad block.
8736 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8737    '``landingpad``' instruction.
8738
8739 Example:
8740 """"""""
8741
8742 .. code-block:: llvm
8743
8744       ;; A landing pad which can catch an integer.
8745       %res = landingpad { i8*, i32 }
8746                catch i8** @_ZTIi
8747       ;; A landing pad that is a cleanup.
8748       %res = landingpad { i8*, i32 }
8749                cleanup
8750       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8751       %res = landingpad { i8*, i32 }
8752                catch i8** @_ZTIi
8753                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8754
8755 .. _i_cleanuppad:
8756
8757 '``cleanuppad``' Instruction
8758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8759
8760 Syntax:
8761 """""""
8762
8763 ::
8764
8765       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8766
8767 Overview:
8768 """""""""
8769
8770 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8771 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8772 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8773 transfer control to run cleanup actions.
8774 The ``args`` correspond to whatever additional
8775 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8776 execute the cleanup.
8777 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8778 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8779 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8780
8781 Arguments:
8782 """"""""""
8783
8784 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8785 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8786
8787 Semantics:
8788 """"""""""
8789
8790 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8791 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8792 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8793 As with calling conventions, how the personality function results are
8794 represented in LLVM IR is target specific.
8795
8796 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8797
8798 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8799    an exceptional instruction.
8800 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8801    first non-PHI instruction.
8802 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8803    cleanup block.
8804 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8805    '``cleanuppad``' instruction.
8806 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8807    must have the same exceptional successor.
8808 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8809    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8810    consumes the ``cleanuppad``.
8811 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8812    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8813    consumes the ``cleanuppad``.
8814
8815 Example:
8816 """"""""
8817
8818 .. code-block:: llvm
8819
8820       %tok = cleanuppad []
8821
8822 .. _intrinsics:
8823
8824 Intrinsic Functions
8825 ===================
8826
8827 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8828 have well known names and semantics and are required to follow certain
8829 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8830 for the LLVM language that does not require changing all of the
8831 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8832 reader/writer, the parser, etc...).
8833
8834 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8835 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8836 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8837 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8838 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8839 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8840 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8841 are added that they be documented here.
8842
8843 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8844 represents a family of functions that perform the same operation but on
8845 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8846 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8847 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8848 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8849 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8850 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8851 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8852 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8853 argument or the result.
8854
8855 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8856 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8857 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8858 whose type is matched against another type do not. For example, the
8859 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8860 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8861 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8862 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8863 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8864 type is matched against the return type, it does not require its own
8865 name suffix.
8866
8867 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8868 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8869
8870 .. _int_varargs:
8871
8872 Variable Argument Handling Intrinsics
8873 -------------------------------------
8874
8875 Variable argument support is defined in LLVM with the
8876 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8877 functions. These functions are related to the similarly named macros
8878 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8879
8880 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8881 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8882 does not define what this type is, so all transformations should be
8883 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8884
8885 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8886 variable argument handling intrinsic functions are used.
8887
8888 .. code-block:: llvm
8889
8890     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8891     ; it is merely an i8*.
8892     %struct.va_list = type { i8* }
8893
8894     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8895     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8896
8897     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8898       ; Initialize variable argument processing
8899       %ap = alloca %struct.va_list
8900       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8901       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8902
8903       ; Read a single integer argument
8904       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8905
8906       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8907       %aq = alloca i8*
8908       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8909       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8910       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8911
8912       ; Stop processing of arguments.
8913       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8914       ret i32 %tmp
8915     }
8916
8917     declare void @llvm.va_start(i8*)
8918     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8919     declare void @llvm.va_end(i8*)
8920
8921 .. _int_va_start:
8922
8923 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8925
8926 Syntax:
8927 """""""
8928
8929 ::
8930
8931       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8932
8933 Overview:
8934 """""""""
8935
8936 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8937 subsequent use by ``va_arg``.
8938
8939 Arguments:
8940 """"""""""
8941
8942 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8943
8944 Semantics:
8945 """"""""""
8946
8947 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8948 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8949 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8950 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8951 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8952 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8953 that out.
8954
8955 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8957
8958 Syntax:
8959 """""""
8960
8961 ::
8962
8963       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8964
8965 Overview:
8966 """""""""
8967
8968 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8969 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8970
8971 Arguments:
8972 """"""""""
8973
8974 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8975
8976 Semantics:
8977 """"""""""
8978
8979 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8980 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8981 element to which the argument points. Calls to
8982 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8983 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8984 ``llvm.va_end``.
8985
8986 .. _int_va_copy:
8987
8988 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8990
8991 Syntax:
8992 """""""
8993
8994 ::
8995
8996       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8997
8998 Overview:
8999 """""""""
9000
9001 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
9002 from the source argument list to the destination argument list.
9003
9004 Arguments:
9005 """"""""""
9006
9007 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
9008 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
9009
9010 Semantics:
9011 """"""""""
9012
9013 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
9014 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
9015 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
9016 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
9017 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
9018
9019 Accurate Garbage Collection Intrinsics
9020 --------------------------------------
9021
9022 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
9023 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
9024 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
9025 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
9026
9027 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
9028 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
9029 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
9030 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
9031 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
9032 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
9033
9034 Experimental Statepoint Intrinsics
9035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9036
9037 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
9038 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
9039 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
9040 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
9041 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
9042 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
9043 described in :doc:`Statepoints`.
9044
9045 .. _int_gcroot:
9046
9047 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
9048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9049
9050 Syntax:
9051 """""""
9052
9053 ::
9054
9055       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
9056
9057 Overview:
9058 """""""""
9059
9060 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
9061 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
9062
9063 Arguments:
9064 """"""""""
9065
9066 The first argument specifies the address of a stack object that contains
9067 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
9068 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
9069 root.
9070
9071 Semantics:
9072 """"""""""
9073
9074 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
9075 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
9076 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
9077 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
9078 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
9079
9080 .. _int_gcread:
9081
9082 '``llvm.gcread``' Intrinsic
9083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9084
9085 Syntax:
9086 """""""
9087
9088 ::
9089
9090       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9091
9092 Overview:
9093 """""""""
9094
9095 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9096 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9097 barriers.
9098
9099 Arguments:
9100 """"""""""
9101
9102 The second argument is the address to read from, which should be an
9103 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9104 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9105 runtime (otherwise null).
9106
9107 Semantics:
9108 """"""""""
9109
9110 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9111 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9112 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9113 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9114 algorithm <gc>`.
9115
9116 .. _int_gcwrite:
9117
9118 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9120
9121 Syntax:
9122 """""""
9123
9124 ::
9125
9126       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9127
9128 Overview:
9129 """""""""
9130
9131 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9132 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9133 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9134
9135 Arguments:
9136 """"""""""
9137
9138 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9139 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9140 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9141 object, Obj may be null.
9142
9143 Semantics:
9144 """"""""""
9145
9146 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9147 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9148 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9149 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9150 algorithm <gc>`.
9151
9152 Code Generator Intrinsics
9153 -------------------------
9154
9155 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9156 may only be implemented with code generator support.
9157
9158 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9160
9161 Syntax:
9162 """""""
9163
9164 ::
9165
9166       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9167
9168 Overview:
9169 """""""""
9170
9171 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9172 target-specific value indicating the return address of the current
9173 function or one of its callers.
9174
9175 Arguments:
9176 """"""""""
9177
9178 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9179 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9180 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9181 value.
9182
9183 Semantics:
9184 """"""""""
9185
9186 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9187 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9188 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9189 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9190 used for debugging purposes.
9191
9192 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9193 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9194 of the obvious source-language caller.
9195
9196 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9198
9199 Syntax:
9200 """""""
9201
9202 ::
9203
9204       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9205
9206 Overview:
9207 """""""""
9208
9209 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9210 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9211
9212 Arguments:
9213 """"""""""
9214
9215 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9216 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9217 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9218 value.
9219
9220 Semantics:
9221 """"""""""
9222
9223 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9224 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9225 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9226 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9227 used for debugging purposes.
9228
9229 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9230 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9231 of the obvious source-language caller.
9232
9233 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9234 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9235
9236 Syntax:
9237 """""""
9238
9239 ::
9240
9241       declare void @llvm.localescape(...)
9242       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9243
9244 Overview:
9245 """""""""
9246
9247 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9248 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9249 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9250 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9251
9252 Arguments:
9253 """"""""""
9254
9255 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9256 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9257 once, and it can only do so from the entry block.
9258
9259 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9260 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9261 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9262 other modules.
9263
9264 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9265 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9266 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9267 pointer in platform-specific ways.
9268
9269 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9270 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9271
9272 Semantics:
9273 """"""""""
9274
9275 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9276 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9277 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9278 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9279 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9280 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9281 '``llvm.localrecover``'.
9282
9283 .. _int_read_register:
9284 .. _int_write_register:
9285
9286 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9288
9289 Syntax:
9290 """""""
9291
9292 ::
9293
9294       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9295       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9296       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9297       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9298       !0 = !{!"sp\00"}
9299
9300 Overview:
9301 """""""""
9302
9303 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9304 provides access to the named register. The register must be valid on
9305 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9306 with the register being read.
9307
9308 Semantics:
9309 """"""""""
9310
9311 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9312 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9313 the current value of the register, where possible.
9314
9315 This is useful to implement named register global variables that need
9316 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9317 bare-metal programs including OS kernels.
9318
9319 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9320 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9321 allocatable registers are not supported.
9322
9323 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9324 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9325 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9326 registers.
9327
9328 .. _int_stacksave:
9329
9330 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9332
9333 Syntax:
9334 """""""
9335
9336 ::
9337
9338       declare i8* @llvm.stacksave()
9339
9340 Overview:
9341 """""""""
9342
9343 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9344 of the function stack, for use with
9345 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9346 implementing language features like scoped automatic variable sized
9347 arrays in C99.
9348
9349 Semantics:
9350 """"""""""
9351
9352 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9353 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9354 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9355 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9356 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9357 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9358 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9359
9360 .. _int_stackrestore:
9361
9362 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9364
9365 Syntax:
9366 """""""
9367
9368 ::
9369
9370       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9371
9372 Overview:
9373 """""""""
9374
9375 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9376 the function stack to the state it was in when the corresponding
9377 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9378 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9379 sized arrays in C99.
9380
9381 Semantics:
9382 """"""""""
9383
9384 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9385
9386 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9387
9388 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9390
9391 Syntax:
9392 """""""
9393
9394 ::
9395
9396       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9397       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9398
9399       Overview:
9400       """""""""
9401
9402       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9403       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9404       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9405       intendend for use in combination with
9406       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9407       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9408       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9409
9410 Semantics:
9411 """"""""""
9412
9413       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9414       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9415       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9416       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9417       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9418       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9419       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9420
9421       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9422       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9423       compile-time-known constant value.
9424
9425       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9426       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9427
9428 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9430
9431 Syntax:
9432 """""""
9433
9434 ::
9435
9436       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9437
9438 Overview:
9439 """""""""
9440
9441 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9442 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9443 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9444 its performance characteristics.
9445
9446 Arguments:
9447 """"""""""
9448
9449 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9450 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9451 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9452 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9453 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9454 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9455 arguments must be constant integers.
9456
9457 Semantics:
9458 """"""""""
9459
9460 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9461 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9462 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9463 the processor cache for better performance.
9464
9465 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9467
9468 Syntax:
9469 """""""
9470
9471 ::
9472
9473       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9474
9475 Overview:
9476 """""""""
9477
9478 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9479 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9480 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9481 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9482 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9483 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9484 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9485 allow correlations of simulation runs.
9486
9487 Arguments:
9488 """"""""""
9489
9490 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9491
9492 Semantics:
9493 """"""""""
9494
9495 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9496 that do not support this intrinsic may ignore it.
9497
9498 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9499 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9500
9501 Syntax:
9502 """""""
9503
9504 ::
9505
9506       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9507
9508 Overview:
9509 """""""""
9510
9511 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9512 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9513 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9514 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9515 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9516 timings.
9517
9518 Semantics:
9519 """"""""""
9520
9521 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9522 memory. Implementations are allowed to either return a application
9523 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9524 is lowered to a constant 0.
9525
9526 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9527 running at and the host platform.
9528
9529 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9531
9532 Syntax:
9533 """""""
9534
9535 ::
9536
9537       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9538
9539 Overview:
9540 """""""""
9541
9542 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9543 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9544 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9545 flushes the instruction cache.
9546
9547 Semantics:
9548 """"""""""
9549
9550 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9551 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9552 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9553 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9554 privileges.
9555
9556 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9557 time library.
9558
9559 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9560 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9561
9562 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9564
9565 Syntax:
9566 """""""
9567
9568 ::
9569
9570       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9571                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9572
9573 Overview:
9574 """""""""
9575
9576 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9577 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9578 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9579 program at runtime.
9580
9581 Arguments:
9582 """"""""""
9583
9584 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9585 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9586 (mangled) function name for a set of counters.
9587
9588 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9589 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9590 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9591 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9592 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9593
9594 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9595 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9596
9597 Semantics:
9598 """"""""""
9599
9600 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9601 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9602 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9603 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9604 the ``llvm-profdata`` tool.
9605
9606 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9608
9609 Syntax:
9610 """""""
9611
9612 ::
9613
9614       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9615                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9616                                                  i32 <index>)
9617
9618 Overview:
9619 """""""""
9620
9621 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9622 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9623 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9624 instrumented expressions take in a program at runtime.
9625
9626 Arguments:
9627 """"""""""
9628
9629 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9630 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9631 (mangled) function name for a set of counters.
9632
9633 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9634 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9635 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9636 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9637
9638 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9639 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9640 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9641 supported value profiling kinds are enumerated through the
9642 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9643 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9644 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9645
9646 Semantics:
9647 """"""""""
9648
9649 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9650 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9651 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9652 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9653 runtime library with proper arguments.
9654
9655 Standard C Library Intrinsics
9656 -----------------------------
9657
9658 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9659 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9660 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9661 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9662
9663 .. _int_memcpy:
9664
9665 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9667
9668 Syntax:
9669 """""""
9670
9671 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9672 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9673 support all bit widths however.
9674
9675 ::
9676
9677       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9678                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9679       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9680                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9681
9682 Overview:
9683 """""""""
9684
9685 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9686 source location to the destination location.
9687
9688 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9689 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9690 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9691
9692 Arguments:
9693 """"""""""
9694
9695 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9696 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9697 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9698 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9699 boolean indicating a volatile access.
9700
9701 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9702 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9703 are aligned to that boundary.
9704
9705 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9706 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9707 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9708
9709 Semantics:
9710 """"""""""
9711
9712 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9713 source location to the destination location, which are not allowed to
9714 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9715 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9716 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9717
9718 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9720
9721 Syntax:
9722 """""""
9723
9724 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9725 bit width and for different address space. Not all targets support all
9726 bit widths however.
9727
9728 ::
9729
9730       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9731                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9732       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9733                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9734
9735 Overview:
9736 """""""""
9737
9738 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9739 source location to the destination location. It is similar to the
9740 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9741 overlap.
9742
9743 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9744 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9745 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9746
9747 Arguments:
9748 """"""""""
9749
9750 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9751 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9752 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9753 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9754 boolean indicating a volatile access.
9755
9756 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9757 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9758 aligned to that boundary.
9759
9760 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9761 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9762 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9763
9764 Semantics:
9765 """"""""""
9766
9767 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9768 source location to the destination location, which may overlap. It
9769 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9770 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9771 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9772
9773 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9775
9776 Syntax:
9777 """""""
9778
9779 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9780 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9781 support all bit widths.
9782
9783 ::
9784
9785       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9786                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9787       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9788                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9789
9790 Overview:
9791 """""""""
9792
9793 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9794 particular byte value.
9795
9796 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9797 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9798 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9799
9800 Arguments:
9801 """"""""""
9802
9803 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9804 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9805 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9806 argument is the known alignment of the destination location.
9807
9808 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9809 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9810 that boundary.
9811
9812 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9813 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9814 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9815
9816 Semantics:
9817 """"""""""
9818
9819 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9820 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9821 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9822 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9823
9824 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9826
9827 Syntax:
9828 """""""
9829
9830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9831 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9832 all types however.
9833
9834 ::
9835
9836       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9837       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9838       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9839       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9840       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9841
9842 Overview:
9843 """""""""
9844
9845 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9846 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9847 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9848 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9849 because there is no need to worry about errno being set).
9850 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9851
9852 Arguments:
9853 """"""""""
9854
9855 The argument and return value are floating point numbers of the same
9856 type.
9857
9858 Semantics:
9859 """"""""""
9860
9861 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9862 nonnegative floating point number.
9863
9864 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9866
9867 Syntax:
9868 """""""
9869
9870 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9871 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9872 all types however.
9873
9874 ::
9875
9876       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9877       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9878       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9879       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9880       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9881
9882 Overview:
9883 """""""""
9884
9885 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9886 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9887 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9888 used, the second argument remains a scalar integer value.
9889
9890 Arguments:
9891 """"""""""
9892
9893 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9894 raise to that power.
9895
9896 Semantics:
9897 """"""""""
9898
9899 This function returns the first value raised to the second power with an
9900 unspecified sequence of rounding operations.
9901
9902 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9904
9905 Syntax:
9906 """""""
9907
9908 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9909 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9910 all types however.
9911
9912 ::
9913
9914       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9915       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9916       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9917       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9918       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9919
9920 Overview:
9921 """""""""
9922
9923 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9924
9925 Arguments:
9926 """"""""""
9927
9928 The argument and return value are floating point numbers of the same
9929 type.
9930
9931 Semantics:
9932 """"""""""
9933
9934 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9935 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9936 conditions in the same way.
9937
9938 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9940
9941 Syntax:
9942 """""""
9943
9944 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9945 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9946 all types however.
9947
9948 ::
9949
9950       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9951       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9952       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9953       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9954       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9955
9956 Overview:
9957 """""""""
9958
9959 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9960
9961 Arguments:
9962 """"""""""
9963
9964 The argument and return value are floating point numbers of the same
9965 type.
9966
9967 Semantics:
9968 """"""""""
9969
9970 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9971 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9972 conditions in the same way.
9973
9974 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9975 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9976
9977 Syntax:
9978 """""""
9979
9980 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9981 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9982 all types however.
9983
9984 ::
9985
9986       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9987       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9988       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9989       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9990       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9991
9992 Overview:
9993 """""""""
9994
9995 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9996 specified (positive or negative) power.
9997
9998 Arguments:
9999 """"""""""
10000
10001 The second argument is a floating point power, and the first is a value
10002 to raise to that power.
10003
10004 Semantics:
10005 """"""""""
10006
10007 This function returns the first value raised to the second power,
10008 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
10009 handles error conditions in the same way.
10010
10011 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
10012 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10013
10014 Syntax:
10015 """""""
10016
10017 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
10018 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10019 all types however.
10020
10021 ::
10022
10023       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
10024       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
10025       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
10026       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
10027       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10028
10029 Overview:
10030 """""""""
10031
10032 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
10033
10034 Arguments:
10035 """"""""""
10036
10037 The argument and return value are floating point numbers of the same
10038 type.
10039
10040 Semantics:
10041 """"""""""
10042
10043 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
10044 would, and handles error conditions in the same way.
10045
10046 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
10047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10048
10049 Syntax:
10050 """""""
10051
10052 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
10053 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10054 all types however.
10055
10056 ::
10057
10058       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
10059       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
10060       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
10061       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
10062       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10063
10064 Overview:
10065 """""""""
10066
10067 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
10068
10069 Arguments:
10070 """"""""""
10071
10072 The argument and return value are floating point numbers of the same
10073 type.
10074
10075 Semantics:
10076 """"""""""
10077
10078 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
10079 would, and handles error conditions in the same way.
10080
10081 '``llvm.log.*``' Intrinsic
10082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10083
10084 Syntax:
10085 """""""
10086
10087 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
10088 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10089 all types however.
10090
10091 ::
10092
10093       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
10094       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
10095       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
10096       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
10097       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10098
10099 Overview:
10100 """""""""
10101
10102 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
10103
10104 Arguments:
10105 """"""""""
10106
10107 The argument and return value are floating point numbers of the same
10108 type.
10109
10110 Semantics:
10111 """"""""""
10112
10113 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
10114 would, and handles error conditions in the same way.
10115
10116 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10118
10119 Syntax:
10120 """""""
10121
10122 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10123 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10124 all types however.
10125
10126 ::
10127
10128       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10129       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10130       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10131       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10132       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10133
10134 Overview:
10135 """""""""
10136
10137 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
10138
10139 Arguments:
10140 """"""""""
10141
10142 The argument and return value are floating point numbers of the same
10143 type.
10144
10145 Semantics:
10146 """"""""""
10147
10148 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
10149 would, and handles error conditions in the same way.
10150
10151 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10153
10154 Syntax:
10155 """""""
10156
10157 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10158 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10159 all types however.
10160
10161 ::
10162
10163       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10164       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10165       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10166       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10167       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10168
10169 Overview:
10170 """""""""
10171
10172 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10173
10174 Arguments:
10175 """"""""""
10176
10177 The argument and return value are floating point numbers of the same
10178 type.
10179
10180 Semantics:
10181 """"""""""
10182
10183 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10184 would, and handles error conditions in the same way.
10185
10186 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10188
10189 Syntax:
10190 """""""
10191
10192 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10193 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10194 all types however.
10195
10196 ::
10197
10198       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10199       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10200       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10201       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10202       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10203
10204 Overview:
10205 """""""""
10206
10207 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10208 operation.
10209
10210 Arguments:
10211 """"""""""
10212
10213 The argument and return value are floating point numbers of the same
10214 type.
10215
10216 Semantics:
10217 """"""""""
10218
10219 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10220 would, and does not set errno.
10221
10222 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10224
10225 Syntax:
10226 """""""
10227
10228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10229 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10230 all types however.
10231
10232 ::
10233
10234       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10235       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10236       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10237       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10238       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10239
10240 Overview:
10241 """""""""
10242
10243 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10244 operand.
10245
10246 Arguments:
10247 """"""""""
10248
10249 The argument and return value are floating point numbers of the same
10250 type.
10251
10252 Semantics:
10253 """"""""""
10254
10255 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10256 would, and handles error conditions in the same way.
10257
10258 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10260
10261 Syntax:
10262 """""""
10263
10264 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10265 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10266 all types however.
10267
10268 ::
10269
10270       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10271       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10272       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10273       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10274       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10275
10276 Overview:
10277 """""""""
10278
10279 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10280 arguments.
10281
10282
10283 Arguments:
10284 """"""""""
10285
10286 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10287 type.
10288
10289 Semantics:
10290 """"""""""
10291
10292 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10293 fmin.
10294
10295 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10296 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10297 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10298 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10299
10300 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10302
10303 Syntax:
10304 """""""
10305
10306 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10307 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10308 all types however.
10309
10310 ::
10311
10312       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10313       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10314       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10315       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10316       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10317
10318 Overview:
10319 """""""""
10320
10321 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10322 arguments.
10323
10324
10325 Arguments:
10326 """"""""""
10327
10328 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10329 type.
10330
10331 Semantics:
10332 """"""""""
10333 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10334 fmax.
10335
10336 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10337 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10338 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10339 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10340
10341 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10343
10344 Syntax:
10345 """""""
10346
10347 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10348 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10349 all types however.
10350
10351 ::
10352
10353       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10354       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10355       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10356       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10357       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10358
10359 Overview:
10360 """""""""
10361
10362 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10363 first operand and the sign of the second operand.
10364
10365 Arguments:
10366 """"""""""
10367
10368 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10369 type.
10370
10371 Semantics:
10372 """"""""""
10373
10374 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10375 functions would, and handles error conditions in the same way.
10376
10377 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10379
10380 Syntax:
10381 """""""
10382
10383 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10384 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10385 all types however.
10386
10387 ::
10388
10389       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10390       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10391       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10392       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10393       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10394
10395 Overview:
10396 """""""""
10397
10398 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10399
10400 Arguments:
10401 """"""""""
10402
10403 The argument and return value are floating point numbers of the same
10404 type.
10405
10406 Semantics:
10407 """"""""""
10408
10409 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10410 would, and handles error conditions in the same way.
10411
10412 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10413 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10414
10415 Syntax:
10416 """""""
10417
10418 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10419 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10420 all types however.
10421
10422 ::
10423
10424       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10425       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10426       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10427       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10428       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10429
10430 Overview:
10431 """""""""
10432
10433 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10434
10435 Arguments:
10436 """"""""""
10437
10438 The argument and return value are floating point numbers of the same
10439 type.
10440
10441 Semantics:
10442 """"""""""
10443
10444 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10445 would, and handles error conditions in the same way.
10446
10447 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10449
10450 Syntax:
10451 """""""
10452
10453 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10454 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10455 all types however.
10456
10457 ::
10458
10459       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10460       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10461       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10462       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10463       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10464
10465 Overview:
10466 """""""""
10467
10468 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10469 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10470
10471 Arguments:
10472 """"""""""
10473
10474 The argument and return value are floating point numbers of the same
10475 type.
10476
10477 Semantics:
10478 """"""""""
10479
10480 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10481 would, and handles error conditions in the same way.
10482
10483 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10485
10486 Syntax:
10487 """""""
10488
10489 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10490 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10491 all types however.
10492
10493 ::
10494
10495       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10496       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10497       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10498       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10499       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10500
10501 Overview:
10502 """""""""
10503
10504 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10505 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10506 operand isn't an integer.
10507
10508 Arguments:
10509 """"""""""
10510
10511 The argument and return value are floating point numbers of the same
10512 type.
10513
10514 Semantics:
10515 """"""""""
10516
10517 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10518 would, and handles error conditions in the same way.
10519
10520 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10522
10523 Syntax:
10524 """""""
10525
10526 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10527 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10528 all types however.
10529
10530 ::
10531
10532       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10533       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10534       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10535       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10536       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10537
10538 Overview:
10539 """""""""
10540
10541 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10542 nearest integer.
10543
10544 Arguments:
10545 """"""""""
10546
10547 The argument and return value are floating point numbers of the same
10548 type.
10549
10550 Semantics:
10551 """"""""""
10552
10553 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10554 functions would, and handles error conditions in the same way.
10555
10556 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10558
10559 Syntax:
10560 """""""
10561
10562 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10563 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10564 all types however.
10565
10566 ::
10567
10568       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10569       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10570       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10571       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10572       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10573
10574 Overview:
10575 """""""""
10576
10577 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10578 nearest integer.
10579
10580 Arguments:
10581 """"""""""
10582
10583 The argument and return value are floating point numbers of the same
10584 type.
10585
10586 Semantics:
10587 """"""""""
10588
10589 This function returns the same values as the libm ``round``
10590 functions would, and handles error conditions in the same way.
10591
10592 Bit Manipulation Intrinsics
10593 ---------------------------
10594
10595 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10596 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10597
10598 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10600
10601 Syntax:
10602 """""""
10603
10604 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10605 integer type.
10606
10607 ::
10608
10609       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10610       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10611       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10612
10613 Overview:
10614 """""""""
10615
10616 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10617 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10618 ``0b7654321``.
10619
10620 Semantics:
10621 """"""""""
10622
10623 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10624 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10625
10626 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10628
10629 Syntax:
10630 """""""
10631
10632 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10633 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10634
10635 ::
10636
10637       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10638       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10639       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10640
10641 Overview:
10642 """""""""
10643
10644 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10645 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10646 These are useful for performing operations on data that is not in the
10647 target's native byte order.
10648
10649 Semantics:
10650 """"""""""
10651
10652 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10653 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10654 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10655 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10656 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10657 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10658 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10659 respectively).
10660
10661 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10662 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10663
10664 Syntax:
10665 """""""
10666
10667 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10668 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10669 support all bit widths or vector types, however.
10670
10671 ::
10672
10673       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10674       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10675       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10676       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10677       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10678       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10679
10680 Overview:
10681 """""""""
10682
10683 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10684 in a value.
10685
10686 Arguments:
10687 """"""""""
10688
10689 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10690 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10691 match the argument type.
10692
10693 Semantics:
10694 """"""""""
10695
10696 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10697 each element of a vector.
10698
10699 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10700 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10701
10702 Syntax:
10703 """""""
10704
10705 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10706 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10707 targets support all bit widths or vector types, however.
10708
10709 ::
10710
10711       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10712       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10713       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10714       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10715       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10716       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10717
10718 Overview:
10719 """""""""
10720
10721 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10722 leading zeros in a variable.
10723
10724 Arguments:
10725 """"""""""
10726
10727 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10728 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10729 type must match the first argument type.
10730
10731 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10732 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10733 defined result. Historically some architectures did not provide a
10734 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10735 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10736
10737 Semantics:
10738 """"""""""
10739
10740 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10741 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10742 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10743 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10744 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10745
10746 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10748
10749 Syntax:
10750 """""""
10751
10752 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10753 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10754 support all bit widths or vector types, however.
10755
10756 ::
10757
10758       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10759       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10760       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10761       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10762       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10763       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10764
10765 Overview:
10766 """""""""
10767
10768 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10769 trailing zeros.
10770
10771 Arguments:
10772 """"""""""
10773
10774 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10775 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10776 type must match the first argument type.
10777
10778 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10779 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10780 defined result. Historically some architectures did not provide a
10781 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10782 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10783
10784 Semantics:
10785 """"""""""
10786
10787 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10788 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10789 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10790 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10791 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10792
10793 .. _int_overflow:
10794
10795 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10796 -----------------------------------
10797
10798 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10799
10800 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10801 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10802
10803 Syntax:
10804 """""""
10805
10806 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10807 on any integer bit width.
10808
10809 ::
10810
10811       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10812       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10813       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10814
10815 Overview:
10816 """""""""
10817
10818 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10819 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10820 occurred during the signed summation.
10821
10822 Arguments:
10823 """"""""""
10824
10825 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10826 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10827 bit width. The second element of the result structure must be of type
10828 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10829 addition.
10830
10831 Semantics:
10832 """"""""""
10833
10834 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10835 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10836 first element of which is the signed summation, and the second element
10837 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10838 overflow.
10839
10840 Examples:
10841 """""""""
10842
10843 .. code-block:: llvm
10844
10845       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10846       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10847       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10848       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10849
10850 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10852
10853 Syntax:
10854 """""""
10855
10856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10857 on any integer bit width.
10858
10859 ::
10860
10861       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10862       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10863       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10864
10865 Overview:
10866 """""""""
10867
10868 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10869 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10870 occurred during the unsigned summation.
10871
10872 Arguments:
10873 """"""""""
10874
10875 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10876 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10877 bit width. The second element of the result structure must be of type
10878 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10879 addition.
10880
10881 Semantics:
10882 """"""""""
10883
10884 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10885 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10886 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10887 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10888
10889 Examples:
10890 """""""""
10891
10892 .. code-block:: llvm
10893
10894       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10895       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10896       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10897       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10898
10899 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10901
10902 Syntax:
10903 """""""
10904
10905 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10906 on any integer bit width.
10907
10908 ::
10909
10910       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10911       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10912       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10913
10914 Overview:
10915 """""""""
10916
10917 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10918 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10919 overflow occurred during the signed subtraction.
10920
10921 Arguments:
10922 """"""""""
10923
10924 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10925 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10926 bit width. The second element of the result structure must be of type
10927 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10928 subtraction.
10929
10930 Semantics:
10931 """"""""""
10932
10933 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10934 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10935 first element of which is the subtraction, and the second element of
10936 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10937 overflow.
10938
10939 Examples:
10940 """""""""
10941
10942 .. code-block:: llvm
10943
10944       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10945       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10946       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10947       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10948
10949 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10951
10952 Syntax:
10953 """""""
10954
10955 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10956 on any integer bit width.
10957
10958 ::
10959
10960       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10961       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10962       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10963
10964 Overview:
10965 """""""""
10966
10967 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10968 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10969 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10970
10971 Arguments:
10972 """"""""""
10973
10974 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10975 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10976 bit width. The second element of the result structure must be of type
10977 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10978 subtraction.
10979
10980 Semantics:
10981 """"""""""
10982
10983 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10984 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10985 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10986 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10987 overflow.
10988
10989 Examples:
10990 """""""""
10991
10992 .. code-block:: llvm
10993
10994       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10995       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10996       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10997       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10998
10999 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
11000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11001
11002 Syntax:
11003 """""""
11004
11005 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
11006 on any integer bit width.
11007
11008 ::
11009
11010       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11011       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11012       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11013
11014 Overview:
11015 """""""""
11016
11017 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11018 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11019 overflow occurred during the signed multiplication.
11020
11021 Arguments:
11022 """"""""""
11023
11024 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11025 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11026 bit width. The second element of the result structure must be of type
11027 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11028 multiplication.
11029
11030 Semantics:
11031 """"""""""
11032
11033 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11034 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11035 the first element of which is the multiplication, and the second element
11036 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
11037 overflow.
11038
11039 Examples:
11040 """""""""
11041
11042 .. code-block:: llvm
11043
11044       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11045       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11046       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11047       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11048
11049 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
11050 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11051
11052 Syntax:
11053 """""""
11054
11055 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
11056 on any integer bit width.
11057
11058 ::
11059
11060       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11061       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11062       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11063
11064 Overview:
11065 """""""""
11066
11067 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11068 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11069 overflow occurred during the unsigned multiplication.
11070
11071 Arguments:
11072 """"""""""
11073
11074 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11075 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11076 bit width. The second element of the result structure must be of type
11077 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11078 multiplication.
11079
11080 Semantics:
11081 """"""""""
11082
11083 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11084 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11085 the first element of which is the multiplication, and the second
11086 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
11087 resulted in an overflow.
11088
11089 Examples:
11090 """""""""
11091
11092 .. code-block:: llvm
11093
11094       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11095       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11096       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11097       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11098
11099 Specialised Arithmetic Intrinsics
11100 ---------------------------------
11101
11102 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
11103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11104
11105 Syntax:
11106 """""""
11107
11108 ::
11109
11110       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
11111       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
11112
11113 Overview:
11114 """""""""
11115
11116 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11117 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
11118 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11119 defined by IEEE-754-2008 to be:
11120
11121 ::
11122
11123       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11124       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11125       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11126
11127 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11128 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11129 according to section 6.2.
11130
11131 Examples of non-canonical encodings:
11132
11133 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11134   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11135 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
11136   encodings.
11137 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11138   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
11139   a zero of the same sign by this operation.
11140
11141 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11142 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11143 quiet NaN result.
11144
11145 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11146 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11147 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11148 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11149
11150 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11151
11152 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11153 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11154   to ``(x == y)``
11155
11156 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11157 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11158
11159 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11160 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11161 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11162 usual methods.
11163
11164 The canonicalization operation may be optimized away if:
11165
11166 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11167   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11168 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11169   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11170
11171 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11173
11174 Syntax:
11175 """""""
11176
11177 ::
11178
11179       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11180       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11181
11182 Overview:
11183 """""""""
11184
11185 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11186 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11187 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11188 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11189 and add instructions.
11190
11191 Arguments:
11192 """"""""""
11193
11194 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11195 multiplicands, a and b, and an addend c.
11196
11197 Semantics:
11198 """"""""""
11199
11200 The expression:
11201
11202 ::
11203
11204       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11205
11206 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11207 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11208 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11209 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11210 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11211 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11212
11213 Examples:
11214 """""""""
11215
11216 .. code-block:: llvm
11217
11218       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11219
11220
11221 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
11222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11223
11224 Syntax:
11225 """""""
11226 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
11227
11228 .. code-block:: llvm
11229
11230       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
11231
11232
11233 Overview:
11234 """""""""
11235
11236 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
11237 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
11238 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
11239 result will be truncated to the given type.
11240
11241 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
11242 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
11243 behavior is undefined.
11244
11245 .. note::
11246
11247     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
11248     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
11249     recommended for users to create them manually.
11250
11251 Arguments:
11252 """"""""""
11253
11254 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
11255
11256 Semantics:
11257 """"""""""
11258
11259 The expression::
11260
11261     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11262
11263 is equivalent to::
11264
11265     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11266     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11267     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11268     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11269
11270 and the expression::
11271
11272     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11273
11274 is equivalent to::
11275
11276     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11277     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11278     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11279     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11280
11281
11282 Half Precision Floating Point Intrinsics
11283 ----------------------------------------
11284
11285 For most target platforms, half precision floating point is a
11286 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11287 but does not support computation in the format.
11288
11289 This means that code must first load the half-precision floating point
11290 value as an i16, then convert it to float with
11291 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11292 then be performed on the float value (including extending to double
11293 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11294 if needed, then converted to i16 with
11295 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11296 i16 value.
11297
11298 .. _int_convert_to_fp16:
11299
11300 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11302
11303 Syntax:
11304 """""""
11305
11306 ::
11307
11308       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11309       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11310
11311 Overview:
11312 """""""""
11313
11314 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11315 conventional floating point type to half precision floating point format.
11316
11317 Arguments:
11318 """"""""""
11319
11320 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11321 converted.
11322
11323 Semantics:
11324 """"""""""
11325
11326 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11327 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11328 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11329
11330 Examples:
11331 """""""""
11332
11333 .. code-block:: llvm
11334
11335       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11336       store i16 %res, i16* @x, align 2
11337
11338 .. _int_convert_from_fp16:
11339
11340 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11342
11343 Syntax:
11344 """""""
11345
11346 ::
11347
11348       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11349       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11350
11351 Overview:
11352 """""""""
11353
11354 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11355 conversion from half precision floating point format to single precision
11356 floating point format.
11357
11358 Arguments:
11359 """"""""""
11360
11361 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11362 converted.
11363
11364 Semantics:
11365 """"""""""
11366
11367 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11368 conversion from half single precision floating point format to single
11369 precision floating point format. The input half-float value is
11370 represented by an ``i16`` value.
11371
11372 Examples:
11373 """""""""
11374
11375 .. code-block:: llvm
11376
11377       %a = load i16, i16* @x, align 2
11378       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11379
11380 .. _dbg_intrinsics:
11381
11382 Debugger Intrinsics
11383 -------------------
11384
11385 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11386 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11387 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11388 document.
11389
11390 Exception Handling Intrinsics
11391 -----------------------------
11392
11393 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11394 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11395 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11396
11397 .. _int_trampoline:
11398
11399 Trampoline Intrinsics
11400 ---------------------
11401
11402 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11403 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11404 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11405 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11406 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11407 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11408 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11409 extension.
11410
11411 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11412 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11413 It can be created as follows:
11414
11415 .. code-block:: llvm
11416
11417       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11418       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11419       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11420       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11421       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11422
11423 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11424 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11425
11426 .. _int_it:
11427
11428 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11430
11431 Syntax:
11432 """""""
11433
11434 ::
11435
11436       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11437
11438 Overview:
11439 """""""""
11440
11441 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11442 turning it into a trampoline.
11443
11444 Arguments:
11445 """"""""""
11446
11447 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11448 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11449 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11450 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11451 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11452 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11453 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11454 bitcast to an ``i8*``.
11455
11456 Semantics:
11457 """"""""""
11458
11459 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11460 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11461 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11462 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11463 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11464 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11465 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11466 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11467 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11468 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11469 modified, then the effect of any later call to the returned function
11470 pointer is undefined.
11471
11472 .. _int_at:
11473
11474 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11475 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11476
11477 Syntax:
11478 """""""
11479
11480 ::
11481
11482       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11483
11484 Overview:
11485 """""""""
11486
11487 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11488 a trampoline (passed as ``tramp``).
11489
11490 Arguments:
11491 """"""""""
11492
11493 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11494 code filled in by a previous call to
11495 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11496
11497 Semantics:
11498 """"""""""
11499
11500 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11501 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11502 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11503 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11504 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11505
11506 .. _int_mload_mstore:
11507
11508 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11509 ---------------------------------------
11510
11511 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.
11512
11513 .. _int_mload:
11514
11515 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11517
11518 Syntax:
11519 """""""
11520 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11521
11522 ::
11523
11524       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11525       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11526       ;; The data is a vector of pointers to double
11527       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11528       ;; The data is a vector of function pointers
11529       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11530
11531 Overview:
11532 """""""""
11533
11534 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.
11535
11536
11537 Arguments:
11538 """"""""""
11539
11540 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.
11541
11542
11543 Semantics:
11544 """"""""""
11545
11546 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.
11547 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.
11548
11549
11550 ::
11551
11552        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11553
11554        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11555        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11556        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11557
11558 .. _int_mstore:
11559
11560 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11562
11563 Syntax:
11564 """""""
11565 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11566
11567 ::
11568
11569        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11570        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11571        ;; The data is a vector of pointers to double
11572        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11573        ;; The data is a vector of function pointers
11574        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11575
11576 Overview:
11577 """""""""
11578
11579 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.
11580
11581 Arguments:
11582 """"""""""
11583
11584 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.
11585
11586
11587 Semantics:
11588 """"""""""
11589
11590 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.
11591 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.
11592
11593 ::
11594
11595        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11596
11597        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11598        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11599        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11600        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11601
11602
11603 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11604 -------------------------------------------
11605
11606 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.
11607
11608 .. _int_mgather:
11609
11610 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11612
11613 Syntax:
11614 """""""
11615 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.
11616
11617 ::
11618
11619       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11620       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11621       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11622
11623 Overview:
11624 """""""""
11625
11626 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.
11627
11628
11629 Arguments:
11630 """"""""""
11631
11632 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.
11633
11634
11635 Semantics:
11636 """"""""""
11637
11638 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.
11639 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.
11640
11641
11642 ::
11643
11644        %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>)
11645
11646        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11647        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11648        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11649        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11650        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11651
11652        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11653        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11654        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11655        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11656
11657        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11658        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11659        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11660        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11661
11662 .. _int_mscatter:
11663
11664 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11665 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11666
11667 Syntax:
11668 """""""
11669 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.
11670
11671 ::
11672
11673        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11674        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11675        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11676
11677 Overview:
11678 """""""""
11679
11680 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.
11681
11682 Arguments:
11683 """"""""""
11684
11685 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.
11686
11687
11688 Semantics:
11689 """"""""""
11690
11691 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.
11692
11693 ::
11694
11695        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11696        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11697
11698        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11699        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11700        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11701        ..
11702        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11703        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11704        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11705        ..
11706        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11707        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11708        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11709        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11710        ..
11711        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11712
11713
11714 Memory Use Markers
11715 ------------------
11716
11717 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11718 memory objects and ranges where variables are immutable.
11719
11720 .. _int_lifestart:
11721
11722 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11724
11725 Syntax:
11726 """""""
11727
11728 ::
11729
11730       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11731
11732 Overview:
11733 """""""""
11734
11735 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11736 object's lifetime.
11737
11738 Arguments:
11739 """"""""""
11740
11741 The first argument is a constant integer representing the size of the
11742 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11743 to the object.
11744
11745 Semantics:
11746 """"""""""
11747
11748 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11749 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11750 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11751 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11752
11753 .. _int_lifeend:
11754
11755 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11757
11758 Syntax:
11759 """""""
11760
11761 ::
11762
11763       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11764
11765 Overview:
11766 """""""""
11767
11768 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11769 object's lifetime.
11770
11771 Arguments:
11772 """"""""""
11773
11774 The first argument is a constant integer representing the size of the
11775 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11776 to the object.
11777
11778 Semantics:
11779 """"""""""
11780
11781 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11782 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11783 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11784 object following this intrinsic may be removed as dead.
11785
11786 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11788
11789 Syntax:
11790 """""""
11791
11792 ::
11793
11794       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11795
11796 Overview:
11797 """""""""
11798
11799 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11800 a memory object will not change.
11801
11802 Arguments:
11803 """"""""""
11804
11805 The first argument is a constant integer representing the size of the
11806 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11807 to the object.
11808
11809 Semantics:
11810 """"""""""
11811
11812 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11813 the return value, the referenced memory location is constant and
11814 unchanging.
11815
11816 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11817 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11818
11819 Syntax:
11820 """""""
11821
11822 ::
11823
11824       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11825
11826 Overview:
11827 """""""""
11828
11829 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11830 memory object are mutable.
11831
11832 Arguments:
11833 """"""""""
11834
11835 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11836 The second argument is a constant integer representing the size of the
11837 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11838 pointer to the object.
11839
11840 Semantics:
11841 """"""""""
11842
11843 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11844
11845 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11847
11848 Syntax:
11849 """""""
11850
11851 ::
11852
11853       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11854
11855 Overview:
11856 """""""""
11857
11858 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11859 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11860 value that does not carry the invariant information.
11861
11862
11863 Arguments:
11864 """"""""""
11865
11866 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11867 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11868
11869 Semantics:
11870 """"""""""
11871
11872 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11873 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11874
11875 General Intrinsics
11876 ------------------
11877
11878 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11879 purpose.
11880
11881 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11883
11884 Syntax:
11885 """""""
11886
11887 ::
11888
11889       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11890
11891 Overview:
11892 """""""""
11893
11894 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11895
11896 Arguments:
11897 """"""""""
11898
11899 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11900 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11901 source file name, and the last argument is the line number.
11902
11903 Semantics:
11904 """"""""""
11905
11906 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11907 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11908 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11909 ignored by code generation and optimization.
11910
11911 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11913
11914 Syntax:
11915 """""""
11916
11917 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11918 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11919 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11920 '``0``'.
11921
11922 ::
11923
11924       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11925       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11926       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11927       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11928       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11929
11930 Overview:
11931 """""""""
11932
11933 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11934
11935 Arguments:
11936 """"""""""
11937
11938 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11939 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11940 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11941 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11942
11943 Semantics:
11944 """"""""""
11945
11946 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11947 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11948 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11949 generation and optimization.
11950
11951 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11953
11954 Syntax:
11955 """""""
11956
11957 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11958 any integer bit width.
11959
11960 ::
11961
11962       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11963       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11964       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11965       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11966       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11967
11968 Overview:
11969 """""""""
11970
11971 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11972
11973 Arguments:
11974 """"""""""
11975
11976 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11977 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11978 global string which is the source file name, and the last argument is
11979 the line number. It returns the value of the first argument.
11980
11981 Semantics:
11982 """"""""""
11983
11984 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11985 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11986 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11987 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11988
11989 '``llvm.trap``' Intrinsic
11990 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11991
11992 Syntax:
11993 """""""
11994
11995 ::
11996
11997       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11998
11999 Overview:
12000 """""""""
12001
12002 The '``llvm.trap``' intrinsic.
12003
12004 Arguments:
12005 """"""""""
12006
12007 None.
12008
12009 Semantics:
12010 """"""""""
12011
12012 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
12013 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
12014 lowered to a call of the ``abort()`` function.
12015
12016 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
12017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12018
12019 Syntax:
12020 """""""
12021
12022 ::
12023
12024       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
12025
12026 Overview:
12027 """""""""
12028
12029 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
12030
12031 Arguments:
12032 """"""""""
12033
12034 None.
12035
12036 Semantics:
12037 """"""""""
12038
12039 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
12040 execution trap with the intention of requesting the attention of a
12041 debugger.
12042
12043 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
12044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12045
12046 Syntax:
12047 """""""
12048
12049 ::
12050
12051       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
12052
12053 Overview:
12054 """""""""
12055
12056 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
12057 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
12058 is placed on the stack before local variables.
12059
12060 Arguments:
12061 """"""""""
12062
12063 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
12064 The first argument is the value loaded from the stack guard
12065 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
12066 enough space to hold the value of the guard.
12067
12068 Semantics:
12069 """"""""""
12070
12071 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
12072 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
12073 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
12074 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
12075 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
12076 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
12077 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
12078
12079 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
12080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12081
12082 Syntax:
12083 """""""
12084
12085 ::
12086
12087       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
12088
12089 Overview:
12090 """""""""
12091
12092 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
12093 created stack protector and if they are not equal calls the
12094 ``__stack_chk_fail()`` function.
12095
12096 Arguments:
12097 """"""""""
12098
12099 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
12100 the variable ``@__stack_chk_guard``.
12101
12102 Semantics:
12103 """"""""""
12104
12105 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
12106 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
12107 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
12108
12109 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
12110 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
12111 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
12112 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
12113 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
12114 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
12115 codegen after the tail call decision has occurred.
12116
12117 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
12118 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12119
12120 Syntax:
12121 """""""
12122
12123 ::
12124
12125       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
12126       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
12127
12128 Overview:
12129 """""""""
12130
12131 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
12132 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
12133 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
12134 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
12135 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
12136 other object.
12137
12138 Arguments:
12139 """"""""""
12140
12141 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
12142 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
12143 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
12144 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
12145 only accepts constants.
12146
12147 Semantics:
12148 """"""""""
12149
12150 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
12151 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
12152 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
12153 on the ``min`` argument).
12154
12155 '``llvm.expect``' Intrinsic
12156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12157
12158 Syntax:
12159 """""""
12160
12161 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
12162 integer bit width.
12163
12164 ::
12165
12166       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
12167       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
12168       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
12169
12170 Overview:
12171 """""""""
12172
12173 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
12174 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
12175
12176 Arguments:
12177 """"""""""
12178
12179 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
12180 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
12181 constant value, variables are not allowed.
12182
12183 Semantics:
12184 """"""""""
12185
12186 This intrinsic is lowered to the ``val``.
12187
12188 .. _int_assume:
12189
12190 '``llvm.assume``' Intrinsic
12191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12192
12193 Syntax:
12194 """""""
12195
12196 ::
12197
12198       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
12199
12200 Overview:
12201 """""""""
12202
12203 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
12204 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
12205 of the code.
12206
12207 Arguments:
12208 """"""""""
12209
12210 The condition which the optimizer may assume is always true.
12211
12212 Semantics:
12213 """"""""""
12214
12215 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12216 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12217 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12218 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12219 violated during execution, the behavior is undefined.
12220
12221 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12222 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12223 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12224 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12225 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12226 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12227 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12228 optimizer.
12229
12230 .. _bitset.test:
12231
12232 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12234
12235 Syntax:
12236 """""""
12237
12238 ::
12239
12240       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12241
12242
12243 Arguments:
12244 """"""""""
12245
12246 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12247 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12248
12249 Overview:
12250 """""""""
12251
12252 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12253 member of the given bitset.
12254
12255 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12257
12258 Syntax:
12259 """""""
12260
12261 ::
12262
12263       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12264
12265 Overview:
12266 """""""""
12267
12268 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12269 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12270 with an invoke instruction.
12271
12272 Arguments:
12273 """"""""""
12274
12275 None.
12276
12277 Semantics:
12278 """"""""""
12279
12280 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12281 by codegen.
12282
12283 Stack Map Intrinsics
12284 --------------------
12285
12286 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12287 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12288 are described in :doc:`StackMaps`.