b1a92dc0ebde442a14d3104467faaecace415e35
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of an identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer. This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
644 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
645
646 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
647 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
648 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
649 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
650 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
651 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
652 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
653 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
654 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
655
656 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
657 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
658 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
659 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
660 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
661 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
662 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
663 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
664 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
665
666 The first basic block in a function is special in two ways: it is
667 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
668 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
669 the entry block of a function). Because the block can have no
670 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
671
672 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
673 target supports it, it will emit functions to the section specified.
674 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
675
676 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
677 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
678 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
679 is specified, the function is forced to have at least that much
680 alignment. All alignments must be a power of 2.
681
682 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
683 be significant and two identical functions can be merged.
684
685 Syntax::
686
687     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
688            [cconv] [ret attrs]
689            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
690            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
691            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
692            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
693
694 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
695 argument is of the following form:
696
697 Syntax::
698
699    <type> [parameter Attrs] [name]
700
701
702 .. _langref_aliases:
703
704 Aliases
705 -------
706
707 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
708 are just a new symbol and metadata for an existing position.
709
710 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
711 constant expression.
712
713 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
714 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
715 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
716
717 Syntax::
718
719     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
720
721 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
722 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
723 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
724
725 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
726 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
727 to the same content.
728
729 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
730 some can only be checked when producing an object file:
731
732 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
733   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
734
735 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
736   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
737   object file.
738
739 * No global value in the expression can be a declaration, since that
740   would require a relocation, which is not possible.
741
742 .. _langref_comdats:
743
744 Comdats
745 -------
746
747 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
748
749 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
750 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
751 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
752 aliasee computes to, if any.
753
754 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
755 choose between keys in two different object files.
756
757 Syntax::
758
759     $<Name> = comdat SelectionKind
760
761 The selection kind must be one of the following:
762
763 ``any``
764     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
765 ``exactmatch``
766     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
767     same data.
768 ``largest``
769     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
770 ``noduplicates``
771     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
772 ``samesize``
773     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
774     same amount of data.
775
776 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
777 ``any`` as a selection kind.
778
779 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
780 the COMDAT key's section is the largest:
781
782 .. code-block:: llvm
783
784    $foo = comdat largest
785    @foo = global i32 2, comdat($foo)
786
787    define void @bar() comdat($foo) {
788      ret void
789    }
790
791 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
792 the global name:
793
794 .. code-block:: llvm
795
796   $foo = comdat any
797   @foo = global i32 2, comdat
798
799
800 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
801 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
802 and another COMDAT section with selection kind
803 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
804 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
805
806 There are some restrictions on the properties of the global object.
807 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
808 targeting COFF.
809 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
810 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
811 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
812 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
813 if a collision occurs in the symbol table.
814
815 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
816 For example:
817
818 .. code-block:: llvm
819
820    $foo = comdat any
821    $bar = comdat any
822    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
823    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
824
825 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
826 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
827 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
828 sections.
829
830 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
831 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
832 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
833 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
834 is supplied to `llc`).
835
836 .. _namedmetadatastructure:
837
838 Named Metadata
839 --------------
840
841 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
842 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
843 operands for a named metadata.
844
845 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
846    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
847    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
848    are still valid, which allows any character to be part of a name.
849
850 Syntax::
851
852     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
853     !0 = !{!"zero"}
854     !1 = !{!"one"}
855     !2 = !{!"two"}
856     ; A named metadata.
857     !name = !{!0, !1, !2}
858
859 .. _paramattrs:
860
861 Parameter Attributes
862 --------------------
863
864 The return type and each parameter of a function type may have a set of
865 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
866 used to communicate additional information about the result or
867 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
868 of the function, not of the function type, so functions with different
869 parameter attributes can have the same function type.
870
871 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
872 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
873 For example:
874
875 .. code-block:: llvm
876
877     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
878     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
879     declare signext i8 @returns_signed_char()
880
881 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
882 ``readonly``) come immediately after the argument list.
883
884 Currently, only the following parameter attributes are defined:
885
886 ``zeroext``
887     This indicates to the code generator that the parameter or return
888     value should be zero-extended to the extent required by the target's
889     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
890     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
891 ``signext``
892     This indicates to the code generator that the parameter or return
893     value should be sign-extended to the extent required by the target's
894     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
895     the callee (for a return value).
896 ``inreg``
897     This indicates that this parameter or return value should be treated
898     in a special target-dependent fashion while emitting code for
899     a function call or return (usually, by putting it in a register as
900     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
901     two different kinds of registers). Use of this attribute is
902     target-specific.
903 ``byval``
904     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
905     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
906     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
907     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
908     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
909     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
910     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
911     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
912     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
913     values.
914
915     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
916     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
917     form and the known alignment of the pointer specified to the call
918     site. If the alignment is not specified, then the code generator
919     makes a target-specific assumption.
920
921 .. _attr_inalloca:
922
923 ``inalloca``
924
925     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
926     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
927     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
928     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
929     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
930     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
931
932     An argument allocation may be used by a call at most once because
933     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
934     used in conjunction with other attributes that affect argument
935     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
936     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
937     large aggregate return values, which means that frontend authors
938     must lower them with ``sret`` pointers.
939
940     When the call site is reached, the argument allocation must have
941     been the most recent stack allocation that is still live, or the
942     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
943     space after an argument allocation and before its call site, but it
944     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
945     <int_stackrestore>`.
946
947     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
948     attribute.
949
950 ``sret``
951     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
952     structure that is the return value of the function in the source
953     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
954     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
955     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
956     the first parameter. This is not a valid attribute for return
957     values.
958
959 ``align <n>``
960     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
961     have the specified alignment.
962
963     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
964     ``byval`` attribute.
965
966 .. _noalias:
967
968 ``noalias``
969     This indicates that objects accessed via pointer values
970     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
971     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
972     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
973     also has additional semantics described below. The caller shares the
974     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
975     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
976     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
977
978     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
979     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
980
981     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
982     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
983     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
984     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
985     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
986     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
987     storage for any other object accessible to the caller.
988
989 ``nocapture``
990     This indicates that the callee does not make any copies of the
991     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
992     attribute for return values.
993
994 .. _nest:
995
996 ``nest``
997     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
998     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
999     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1000
1001 ``returned``
1002     This indicates that the function always returns the argument as its return
1003     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1004     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1005     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1006     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1007     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1008     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1009
1010 ``nonnull``
1011     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1012     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1013     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1014     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1015     is non-null.
1016
1017 ``dereferenceable(<n>)``
1018     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1019     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1020     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1021     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1022     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1023     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1024     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1025     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1026     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1027
1028 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1029     This indicates that the parameter or return value isn't both
1030     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1031     time. All non-null pointers tagged with
1032     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1033     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1034     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1035     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1036     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1037     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1038     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1039     pointer typed parameters.
1040
1041 .. _gc:
1042
1043 Garbage Collector Strategy Names
1044 --------------------------------
1045
1046 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1047 string:
1048
1049 .. code-block:: llvm
1050
1051     define void @f() gc "name" { ... }
1052
1053 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1054 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1055 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1056 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1057 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1058 which can interoperate with a collector provided externally.
1059
1060 .. _prefixdata:
1061
1062 Prefix Data
1063 -----------
1064
1065 Prefix data is data associated with a function which the code
1066 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1067 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1068 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1069 available through the function pointer while still allowing the
1070 function pointer to be called.
1071
1072 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1073 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1074 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1075 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1076 with a single ``i32``,
1077
1078 .. code-block:: llvm
1079
1080     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1081
1082 The prefix data can be referenced as,
1083
1084 .. code-block:: llvm
1085
1086     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1087     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1088     %b = load i32, i32* %a
1089
1090 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1091 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1092 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1093 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1094 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1095 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1096 data.
1097
1098 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1099 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1100 optimizers but will not be emitted in the object file.
1101
1102 .. _prologuedata:
1103
1104 Prologue Data
1105 -------------
1106
1107 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1108 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1109 function hot-patching and instrumentation.
1110
1111 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1112 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1113 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1114 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1115 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1116 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1117 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1118 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1119
1120 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1121 which encodes the ``nop`` instruction:
1122
1123 .. code-block:: llvm
1124
1125     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1126
1127 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1128 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1129 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1130
1131 .. code-block:: llvm
1132
1133     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1134
1135     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1136
1137 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1138 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1139 optimizers but will not be emitted in the object file.
1140
1141 .. _personalityfn:
1142
1143 Personality Function
1144 --------------------
1145
1146 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1147 to use for exception handling.
1148
1149 .. _attrgrp:
1150
1151 Attribute Groups
1152 ----------------
1153
1154 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1155 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1156 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1157 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1158 group will capture the important command line flags used to build that file.
1159
1160 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1161 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1162 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1163 different groups are merged.
1164
1165 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1166 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1167
1168 .. code-block:: llvm
1169
1170    ; Target-independent attributes:
1171    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1172
1173    ; Target-dependent attributes:
1174    attributes #1 = { "no-sse" }
1175
1176    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1177    define void @f() #0 #1 { ... }
1178
1179 .. _fnattrs:
1180
1181 Function Attributes
1182 -------------------
1183
1184 Function attributes are set to communicate additional information about
1185 a function. Function attributes are considered to be part of the
1186 function, not of the function type, so functions with different function
1187 attributes can have the same function type.
1188
1189 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1190 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1191 example:
1192
1193 .. code-block:: llvm
1194
1195     define void @f() noinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline { ... }
1197     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1198     define void @f() optsize { ... }
1199
1200 ``alignstack(<n>)``
1201     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1202     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1203     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1204     parentheses.
1205 ``alwaysinline``
1206     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1207     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1208     inlining size threshold for this caller.
1209 ``builtin``
1210     This indicates that the callee function at a call site should be
1211     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1212     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1213     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1214     attribute.
1215 ``cold``
1216     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1217     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1218     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1219     weight.
1220 ``convergent``
1221     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1222     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1223     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1224     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1225 ``inlinehint``
1226     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1227     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1228     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1229     inliner.
1230 ``jumptable``
1231     This attribute indicates that the function should be added to a
1232     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1233     references to this function should be replaced with a reference to the
1234     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1235     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1236     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1237     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1238 ``minsize``
1239     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1240     passes make choices that keep the code size of this function as small
1241     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1242     performance in order to minimize the size of the generated code.
1243 ``naked``
1244     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1245     function. This can have very system-specific consequences.
1246 ``nobuiltin``
1247     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1248     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1249     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1250     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1251     and on function declarations and definitions.
1252 ``noduplicate``
1253     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1254     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1255     within its parent function, but may not be duplicated within
1256     its parent function.
1257
1258     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1259     be an inlining candidate, provided that the call is not
1260     duplicated by inlining. That implies that the function has
1261     internal linkage and only has one call site, so the original
1262     call is dead after inlining.
1263 ``noimplicitfloat``
1264     This attributes disables implicit floating point instructions.
1265 ``noinline``
1266     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1267     function in any situation. This attribute may not be used together
1268     with the ``alwaysinline`` attribute.
1269 ``nonlazybind``
1270     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1271     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1272     startup time if the function is not called during program startup.
1273 ``noredzone``
1274     This attribute indicates that the code generator should not use a
1275     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1276 ``noreturn``
1277     This function attribute indicates that the function never returns
1278     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1279     function ever does dynamically return.
1280 ``norecurse``
1281     This function attribute indicates that the function does not call itself
1282     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1283     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1284 ``nounwind``
1285     This function attribute indicates that the function never raises an
1286     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1287     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1288     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1289     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1290     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1291 ``optnone``
1292     This function attribute indicates that the function is not optimized
1293     by any optimization or code generator passes with the
1294     exception of interprocedural optimization passes.
1295     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1296     attribute; this attribute is also incompatible
1297     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1298
1299     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1300     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1301     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1302     candidates for inlining into the body of this function.
1303 ``optsize``
1304     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1305     passes make choices that keep the code size of this function low,
1306     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1307     long as they do not significantly impact runtime performance.
1308 ``readnone``
1309     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1310     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1311     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1312     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1313     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1314     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1315     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1316     the ``C++`` exception throwing methods.
1317
1318     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1319     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1320     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1321 ``readonly``
1322     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1323     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1324     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1325     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1326     state that may be set in the caller. A readonly function always
1327     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1328     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1329     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1330     methods.
1331
1332     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1333     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1334     the pointer points to.
1335 ``argmemonly``
1336     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1337     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1338     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1339     function can refer to memory only using pointers based on its function
1340     arguments.
1341     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1342     in order to specify that function reads only from its arguments.
1343 ``returns_twice``
1344     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1345     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1346     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1347     functions.
1348 ``safestack``
1349     This attribute indicates that
1350     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1351     protection is enabled for this function.
1352
1353     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1354     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1355     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1356     function will have a ``safestack`` attribute.
1357 ``sanitize_address``
1358     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1359     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_memory``
1361     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1362     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1363 ``sanitize_thread``
1364     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1365     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1366 ``ssp``
1367     This attribute indicates that the function should emit a stack
1368     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1369     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1370     return from the function to see if it has been overwritten. A
1371     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1372     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1373
1374     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1375     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1376     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1377       ``ssp-buffer-size``.
1378
1379     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1380     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1381
1382     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1383     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1384     function will have an ``ssp`` attribute.
1385 ``sspreq``
1386     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1387     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1388     attribute.
1389
1390     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1391     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1392     The specific layout rules are:
1393
1394     #. Large arrays and structures containing large arrays
1395        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1396     #. Small arrays and structures containing small arrays
1397        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1398     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1399        protector.
1400
1401     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1402     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1403     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1404     an ``sspreq`` attribute.
1405 ``sspstrong``
1406     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1407     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1408     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1409     will enable protectors for functions with:
1410
1411     - Arrays of any size and type
1412     - Aggregates containing an array of any size and type.
1413     - Calls to alloca().
1414     - Local variables that have had their address taken.
1415
1416     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1417     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1418     The specific layout rules are:
1419
1420     #. Large arrays and structures containing large arrays
1421        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1422     #. Small arrays and structures containing small arrays
1423        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1424     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1425        protector.
1426
1427     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1428
1429     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1430     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1431     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1432 ``"thunk"``
1433     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1434     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1435     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1436     match the thunk target prototype.
1437 ``uwtable``
1438     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1439     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1440     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1441     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1442     units.
1443
1444
1445 .. _opbundles:
1446
1447 Operand Bundles
1448 ---------------
1449
1450 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1451 considered experimental at this time.
1452
1453 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1454 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1455 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1456 incorrect and will change program semantics.
1457
1458 Syntax::
1459
1460     operand bundle set ::= '[' operand bundle ']'
1461     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1462     bundle operand ::= SSA value
1463     tag ::= string constant
1464
1465 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1466 given function may be called from multiple places with different kinds
1467 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1468 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1469 callee being dispatched to.
1470
1471 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1472 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1473 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1474 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1475 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1476 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1477 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1478 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1479 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1480
1481 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1482   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1483 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1484   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1485   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1486   callsite specific attributes.
1487 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1488   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1489   usual as long as they take into account the first two properties.
1490
1491 More specific types of operand bundles are described below.
1492
1493 Deoptimization Operand Bundles
1494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1495
1496 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt``
1497 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1498 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1499 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1500 specified call site.  Exact details of deoptimization is out of scope
1501 for the language reference, but it usually involves rewriting a
1502 compiled frame into a set of interpreted frames.
1503
1504 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1505 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1506 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1507 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1508 operand bundles do not capture their operands except during
1509 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1510 compiled frame.
1511
1512 .. _moduleasm:
1513
1514 Module-Level Inline Assembly
1515 ----------------------------
1516
1517 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1518 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1519 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1520 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1521
1522 .. code-block:: llvm
1523
1524     module asm "inline asm code goes here"
1525     module asm "more can go here"
1526
1527 The strings can contain any character by escaping non-printable
1528 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1529 two digit hex code for the number.
1530
1531 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1532 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1533
1534 .. _langref_datalayout:
1535
1536 Data Layout
1537 -----------
1538
1539 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1540 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1541 simply:
1542
1543 .. code-block:: llvm
1544
1545     target datalayout = "layout specification"
1546
1547 The *layout specification* consists of a list of specifications
1548 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1549 with a letter and may include other information after the letter to
1550 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1551 as follows:
1552
1553 ``E``
1554     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1555     the bits with the most significance have the lowest address
1556     location.
1557 ``e``
1558     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1559     is, the bits with the least significance have the lowest address
1560     location.
1561 ``S<size>``
1562     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1563     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1564     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1565     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1566     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1567     alignment promotions.
1568 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1569     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1570     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1571     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1572     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1573     in the range [1,2^23).
1574 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1575     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1576     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1577 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1578     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1579     ``<size>``.
1580 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1581     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1582     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1583     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1584     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1585     targets.
1586 ``a:<abi>:<pref>``
1587     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1588 ``m:<mangling>``
1589     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1590     options are
1591
1592     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1593     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1594     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1595       symbols get a ``_`` prefix.
1596     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1597       functions also get a suffix based on the frame size.
1598     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1599       prefix for ``__cdecl`` functions.
1600 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1601     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1602     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1603     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1604     this set are considered to support most general arithmetic operations
1605     efficiently.
1606
1607 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1608 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1609 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1610
1611 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1612 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1613 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1614 specifications are given in this list:
1615
1616 -  ``E`` - big endian
1617 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1618 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1619    same as the default address space.
1620 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1621 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1622 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1623 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1624 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1625 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1626    alignment of 64-bits
1627 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1628 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1629 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1630 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1631 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1632 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1633 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1634
1635 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1636 following rules:
1637
1638 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1639    that specification is used.
1640 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1641    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1642    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1643    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1644    given the default specifications above, the i7 type will use the
1645    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1646    alignment of i64 (largest specified).
1647 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1648    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1649    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1650    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1651
1652 The function of the data layout string may not be what you expect.
1653 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1654 the code generator should use.
1655
1656 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1657 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1658 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1659 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1660 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1661 don't specify the string, the default specifications will be used to
1662 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1663 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1664 these default specifications.
1665
1666 .. _langref_triple:
1667
1668 Target Triple
1669 -------------
1670
1671 A module may specify a target triple string that describes the target
1672 host. The syntax for the target triple is simply:
1673
1674 .. code-block:: llvm
1675
1676     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1677
1678 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1679 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1680
1681 ::
1682
1683     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1684     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1685
1686 This information is passed along to the backend so that it generates
1687 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1688 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1689
1690 .. _pointeraliasing:
1691
1692 Pointer Aliasing Rules
1693 ----------------------
1694
1695 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1696 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1697 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1698 to the following rules:
1699
1700 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1701    value it is *based* on.
1702 -  An address of a global variable is associated with the address range
1703    of the variable's storage.
1704 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1705    address range of the allocated storage.
1706 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1707    address.
1708 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1709    a function not defined within LLVM may be associated with address
1710    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1711    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1712    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1713
1714 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1715 following rules:
1716
1717 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1718    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1719 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1720    ``bitcast``.
1721 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1722    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1723    the pointer's value.
1724 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1725
1726 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1727 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1728
1729 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1730 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1731 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1732 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1733 alignment of the store.
1734
1735 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1736 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1737 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1738 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1739 alias analysis.
1740
1741 .. _volatile:
1742
1743 Volatile Memory Accesses
1744 ------------------------
1745
1746 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1747 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1748 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1749 volatile operations or change their order of execution relative to other
1750 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1751 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1752 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1753
1754 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1755 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1756 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1757 target-legal volatile load/store instructions.
1758
1759 .. admonition:: Rationale
1760
1761  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1762  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1763  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1764  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1765  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1766  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1767  do not violate the frontend's contract with the language.
1768
1769 .. _memmodel:
1770
1771 Memory Model for Concurrent Operations
1772 --------------------------------------
1773
1774 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1775 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1776 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1777 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1778
1779 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1780
1781 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1782 that
1783
1784 -  Is a superset of single-thread program order, and
1785 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1786    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1787    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1788    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1789    Constraints <ordering>`).
1790
1791 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1792 between a thread and signals executing inside that thread.
1793
1794 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1795 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1796 (defined) write operations (store instructions, atomic
1797 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1798 section, initialized globals are considered to have a write of the
1799 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1800 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1801 may see any write to the same byte, except:
1802
1803 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1804    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1805    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1806 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1807    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1808
1809 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1810
1811 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1812    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1813    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1814    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1815    synchronization.)
1816 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1817    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1818 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1819    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1820 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1821    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1822    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1823    constraints on how the choice is made.
1824 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1825
1826 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1827 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1828 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1829 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1830 than one instruction to read the series of bytes.
1831
1832 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1833 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1834 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1835 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1836 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1837 from an address, introducing a store can change a load that may see
1838 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1839
1840 .. _ordering:
1841
1842 Atomic Memory Ordering Constraints
1843 ----------------------------------
1844
1845 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1846 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1847 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1848 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1849 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1850 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1851 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1852 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1853 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1854 differently since they don't take an address. See that instruction's
1855 documentation for details.
1856
1857 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1858 :doc:`Atomics`.
1859
1860 ``unordered``
1861     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1862     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1863     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1864     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1865     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1866     to make them atomic in any interesting way.
1867 ``monotonic``
1868     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1869     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1870     address. All modification orders must be compatible with the
1871     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1872     orders can be combined to a global total order for the whole program
1873     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1874     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1875     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1876     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1877     happens before another atomic read of the same address, the later
1878     read must see the same value or a later value in the address's
1879     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1880     stronger) operations on the same address. If an address is written
1881     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1882     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1883     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1884     ``memory_order_relaxed``.
1885 ``acquire``
1886     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1887     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1888     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1889 ``release``
1890     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1891     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1892     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1893     complete description; see the C++0x definition of a release
1894     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1895     ``memory_order_release``.
1896 ``acq_rel`` (acquire+release)
1897     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1898     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1899 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1900     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1901     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1902     writes), there is a global total order on all
1903     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1904     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1905     modification orders of all the affected addresses. Each
1906     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1907     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1908     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1909
1910 .. _singlethread:
1911
1912 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1913 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1914 other operations running in the same thread (for example, in signal
1915 handlers).
1916
1917 .. _fastmath:
1918
1919 Fast-Math Flags
1920 ---------------
1921
1922 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1923 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1924 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1925 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1926
1927 ``nnan``
1928    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1929    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1930    NaNs, but the value of the result is undefined.
1931
1932 ``ninf``
1933    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1934    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1935    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1936
1937 ``nsz``
1938    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1939    argument or result as insignificant.
1940
1941 ``arcp``
1942    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1943    argument rather than perform division.
1944
1945 ``fast``
1946    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1947    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1948    flag implies all the others.
1949
1950 .. _uselistorder:
1951
1952 Use-list Order Directives
1953 -------------------------
1954
1955 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1956 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1957 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
1958 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1959
1960 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
1961 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
1962 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1963
1964 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1965 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1966 function's scope.
1967
1968 :Syntax:
1969
1970 ::
1971
1972     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1973     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1974
1975 :Examples:
1976
1977 ::
1978
1979     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1980     entry:
1981       ; ... instructions ...
1982     bb:
1983       ; ... instructions ...
1984
1985       ; At function scope.
1986       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1987       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1988     }
1989
1990     ; At global scope.
1991     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1992     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1993     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1994     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1995
1996 .. _typesystem:
1997
1998 Type System
1999 ===========
2000
2001 The LLVM type system is one of the most important features of the
2002 intermediate representation. Being typed enables a number of
2003 optimizations to be performed on the intermediate representation
2004 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2005 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2006 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2007 not feasible to perform on normal three address code representations.
2008
2009 .. _t_void:
2010
2011 Void Type
2012 ---------
2013
2014 :Overview:
2015
2016
2017 The void type does not represent any value and has no size.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021
2022 ::
2023
2024       void
2025
2026
2027 .. _t_function:
2028
2029 Function Type
2030 -------------
2031
2032 :Overview:
2033
2034
2035 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2036 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2037 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2038 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2039
2040 :Syntax:
2041
2042 ::
2043
2044       <returntype> (<parameter list>)
2045
2046 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2047 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2048 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2049 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2050 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2051 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2052
2053 :Examples:
2054
2055 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2056 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2057 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2058 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2059 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2060 | ``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. |
2061 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2062 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2063 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2064
2065 .. _t_firstclass:
2066
2067 First Class Types
2068 -----------------
2069
2070 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2071 Values of these types are the only ones which can be produced by
2072 instructions.
2073
2074 .. _t_single_value:
2075
2076 Single Value Types
2077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2078
2079 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2080
2081 .. _t_integer:
2082
2083 Integer Type
2084 """"""""""""
2085
2086 :Overview:
2087
2088 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2089 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2090 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2091
2092 :Syntax:
2093
2094 ::
2095
2096       iN
2097
2098 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2099 value.
2100
2101 Examples:
2102 *********
2103
2104 +----------------+------------------------------------------------+
2105 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2106 +----------------+------------------------------------------------+
2107 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2108 +----------------+------------------------------------------------+
2109 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2110 +----------------+------------------------------------------------+
2111
2112 .. _t_floating:
2113
2114 Floating Point Types
2115 """"""""""""""""""""
2116
2117 .. list-table::
2118    :header-rows: 1
2119
2120    * - Type
2121      - Description
2122
2123    * - ``half``
2124      - 16-bit floating point value
2125
2126    * - ``float``
2127      - 32-bit floating point value
2128
2129    * - ``double``
2130      - 64-bit floating point value
2131
2132    * - ``fp128``
2133      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2134
2135    * - ``x86_fp80``
2136      -  80-bit floating point value (X87)
2137
2138    * - ``ppc_fp128``
2139      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2140
2141 X86_mmx Type
2142 """"""""""""
2143
2144 :Overview:
2145
2146 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2147 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2148 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2149 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2150 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2151 of this type.
2152
2153 :Syntax:
2154
2155 ::
2156
2157       x86_mmx
2158
2159
2160 .. _t_pointer:
2161
2162 Pointer Type
2163 """"""""""""
2164
2165 :Overview:
2166
2167 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2168 commonly used to reference objects in memory.
2169
2170 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2171 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2172 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2173 are target-specific.
2174
2175 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2176 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2177
2178 :Syntax:
2179
2180 ::
2181
2182       <type> *
2183
2184 :Examples:
2185
2186 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2187 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2188 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2189 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2190 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2191 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2192 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2193
2194 .. _t_vector:
2195
2196 Vector Type
2197 """""""""""
2198
2199 :Overview:
2200
2201 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2202 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2203 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2204 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2205 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2206
2207 :Syntax:
2208
2209 ::
2210
2211       < <# elements> x <elementtype> >
2212
2213 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2214 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2215 of size zero are not allowed.
2216
2217 :Examples:
2218
2219 +-------------------+--------------------------------------------------+
2220 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2221 +-------------------+--------------------------------------------------+
2222 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2223 +-------------------+--------------------------------------------------+
2224 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2225 +-------------------+--------------------------------------------------+
2226 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2227 +-------------------+--------------------------------------------------+
2228
2229 .. _t_label:
2230
2231 Label Type
2232 ^^^^^^^^^^
2233
2234 :Overview:
2235
2236 The label type represents code labels.
2237
2238 :Syntax:
2239
2240 ::
2241
2242       label
2243
2244 .. _t_token:
2245
2246 Token Type
2247 ^^^^^^^^^^
2248
2249 :Overview:
2250
2251 The token type is used when a value is associated with an instruction
2252 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2253 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2254 :ref:`select <i_select>` of type token.
2255
2256 :Syntax:
2257
2258 ::
2259
2260       token
2261
2262
2263
2264 .. _t_metadata:
2265
2266 Metadata Type
2267 ^^^^^^^^^^^^^
2268
2269 :Overview:
2270
2271 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2272 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2273
2274 :Syntax:
2275
2276 ::
2277
2278       metadata
2279
2280 .. _t_aggregate:
2281
2282 Aggregate Types
2283 ^^^^^^^^^^^^^^^
2284
2285 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2286 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2287 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2288 aggregate types.
2289
2290 .. _t_array:
2291
2292 Array Type
2293 """"""""""
2294
2295 :Overview:
2296
2297 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2298 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2299 elements) and an underlying data type.
2300
2301 :Syntax:
2302
2303 ::
2304
2305       [<# elements> x <elementtype>]
2306
2307 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2308 be any type with a size.
2309
2310 :Examples:
2311
2312 +------------------+--------------------------------------+
2313 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2314 +------------------+--------------------------------------+
2315 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2316 +------------------+--------------------------------------+
2317 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2318 +------------------+--------------------------------------+
2319
2320 Here are some examples of multidimensional arrays:
2321
2322 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2323 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2324 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2325 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2326 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2327 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2328 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2329
2330 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2331 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2332 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2333 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2334 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2335 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2336 example.
2337
2338 .. _t_struct:
2339
2340 Structure Type
2341 """"""""""""""
2342
2343 :Overview:
2344
2345 The structure type is used to represent a collection of data members
2346 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2347 a size.
2348
2349 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2350 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2351 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2352 '``insertvalue``' instructions.
2353
2354 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2355 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2356 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2357 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2358 required to match what the underlying code generator expects.
2359
2360 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2361 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2362 identified types are always defined at the top level with a name.
2363 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2364 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2365 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2366
2367 :Syntax:
2368
2369 ::
2370
2371       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2372       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2373
2374 :Examples:
2375
2376 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2377 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2378 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2379 | ``{ 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``.  |
2380 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2381 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2382 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2383
2384 .. _t_opaque:
2385
2386 Opaque Structure Types
2387 """"""""""""""""""""""
2388
2389 :Overview:
2390
2391 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2392 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2393 notion of a forward declared structure.
2394
2395 :Syntax:
2396
2397 ::
2398
2399       %X = type opaque
2400       %52 = type opaque
2401
2402 :Examples:
2403
2404 +--------------+-------------------+
2405 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2406 +--------------+-------------------+
2407
2408 .. _constants:
2409
2410 Constants
2411 =========
2412
2413 LLVM has several different basic types of constants. This section
2414 describes them all and their syntax.
2415
2416 Simple Constants
2417 ----------------
2418
2419 **Boolean constants**
2420     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2421     of the ``i1`` type.
2422 **Integer constants**
2423     Standard integers (such as '4') are constants of the
2424     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2425     integer types.
2426 **Floating point constants**
2427     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2428     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2429     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2430     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2431     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2432     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2433     point <t_floating>` type.
2434 **Null pointer constants**
2435     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2436     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2437 **Token constants**
2438     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2439     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2440
2441 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2442 floating point constants. For example, the form
2443 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2444 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2445 constants are required (and the only time that they are generated by the
2446 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2447 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2448 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2449 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2450 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2451
2452 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2453 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2454 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2455 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2456 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2457 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2458 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2459 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2460 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2461 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2462 will only work if they match the long double format on your target.
2463 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2464 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2465 (sign bit at the left).
2466
2467 There are no constants of type x86_mmx.
2468
2469 .. _complexconstants:
2470
2471 Complex Constants
2472 -----------------
2473
2474 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2475 constants and smaller complex constants.
2476
2477 **Structure constants**
2478     Structure constants are represented with notation similar to
2479     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2480     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2481     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2482     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2483     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2484     must match those specified by the type.
2485 **Array constants**
2486     Array constants are represented with notation similar to array type
2487     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2488     square brackets (``[]``)). For example:
2489     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2490     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2491     match those specified by the type. As a special case, character array
2492     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2493     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2494 **Vector constants**
2495     Vector constants are represented with notation similar to vector
2496     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2497     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2498     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2499     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2500     elements must match those specified by the type.
2501 **Zero initialization**
2502     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2503     value to zero of *any* type, including scalar and
2504     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2505     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2506     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2507 **Metadata node**
2508     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2509     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2510     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2511     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2512     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2513     information such as debug info.
2514
2515 Global Variable and Function Addresses
2516 --------------------------------------
2517
2518 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2519 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2520 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2521 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2522 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2523 file:
2524
2525 .. code-block:: llvm
2526
2527     @X = global i32 17
2528     @Y = global i32 42
2529     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2530
2531 .. _undefvalues:
2532
2533 Undefined Values
2534 ----------------
2535
2536 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2537 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2538 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2539 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2540
2541 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2542 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2543 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2544 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2545
2546 .. code-block:: llvm
2547
2548       %A = add %X, undef
2549       %B = sub %X, undef
2550       %C = xor %X, undef
2551     Safe:
2552       %A = undef
2553       %B = undef
2554       %C = undef
2555
2556 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2557 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2558
2559 .. code-block:: llvm
2560
2561       %A = or %X, undef
2562       %B = and %X, undef
2563     Safe:
2564       %A = -1
2565       %B = 0
2566     Unsafe:
2567       %A = undef
2568       %B = undef
2569
2570 These logical operations have bits that are not always affected by the
2571 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2572 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2573 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2574 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2575 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2576 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2577 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2578 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2579
2580 .. code-block:: llvm
2581
2582       %A = select undef, %X, %Y
2583       %B = select undef, 42, %Y
2584       %C = select %X, %Y, undef
2585     Safe:
2586       %A = %X     (or %Y)
2587       %B = 42     (or %Y)
2588       %C = %Y
2589     Unsafe:
2590       %A = undef
2591       %B = undef
2592       %C = undef
2593
2594 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2595 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2596 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2597 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2598 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2599 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2600 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2601
2602 .. code-block:: llvm
2603
2604       %A = xor undef, undef
2605
2606       %B = undef
2607       %C = xor %B, %B
2608
2609       %D = undef
2610       %E = icmp slt %D, 4
2611       %F = icmp gte %D, 4
2612
2613     Safe:
2614       %A = undef
2615       %B = undef
2616       %C = undef
2617       %D = undef
2618       %E = undef
2619       %F = undef
2620
2621 This example points out that two '``undef``' operands are not
2622 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2623 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2624 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2625 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2626 its value over its "live range". This is true because the variable
2627 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2628 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2629 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2630 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2631 uses with" concept would not hold.
2632
2633 .. code-block:: llvm
2634
2635       %A = fdiv undef, %X
2636       %B = fdiv %X, undef
2637     Safe:
2638       %A = undef
2639     b: unreachable
2640
2641 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2642 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2643 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2644 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2645 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2646 However, in the second example, we can make a more aggressive
2647 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2648 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2649 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2650 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2651 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2652 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2653
2654 .. code-block:: llvm
2655
2656     a:  store undef -> %X
2657     b:  store %X -> undef
2658     Safe:
2659     a: <deleted>
2660     b: unreachable
2661
2662 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2663 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2664 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2665 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2666 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2667
2668 .. _poisonvalues:
2669
2670 Poison Values
2671 -------------
2672
2673 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2674 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2675 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2676 that results in undefined behavior.
2677
2678 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2679 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2680 the ``nsw`` flag.
2681
2682 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2683
2684 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2685 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2686    their dynamic predecessor basic block.
2687 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2688    in the dynamic callers of their functions.
2689 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2690    instructions that dynamically transfer control back to them.
2691 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2692    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2693    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2694 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2695    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2696    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2697    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2698 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2699    most recent preceding instruction with externally visible side
2700    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2701    operations <volatile>`.)
2702 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2703    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2704    multiple successors and the instruction is always executed when
2705    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2706    when control is transferred to another.
2707 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2708    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2709    be different if the terminator had transferred control to a different
2710    successor.
2711 -  Dependence is transitive.
2712
2713 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2714 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2715 on a poison value has undefined behavior.
2716
2717 Here are some examples:
2718
2719 .. code-block:: llvm
2720
2721     entry:
2722       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2723       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2724       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2725       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2726
2727       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2728       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2729
2730       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2731
2732       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2733       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2734       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2735       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2736
2737       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2738       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2739
2740     true:
2741       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2742                                            ; it has undefined behavior.
2743       br label %end
2744
2745     end:
2746       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2747                                            ; Both edges into this PHI are
2748                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2749                                            ; always results in a poison value.
2750
2751       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2752                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2753                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2754
2755       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2756                                            ; The same branch again, but this time the
2757                                            ; true block doesn't have side effects.
2758
2759     second_true:
2760       ; No side effects!
2761       ret void
2762
2763     second_end:
2764       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2765                                            ; on the store in %end. Also, it is
2766                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2767                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2768                                            ; behavior in this example).
2769
2770 .. _blockaddress:
2771
2772 Addresses of Basic Blocks
2773 -------------------------
2774
2775 ``blockaddress(@function, %block)``
2776
2777 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2778 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2779 Taking the address of the entry block is illegal.
2780
2781 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2782 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2783 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2784 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2785 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2786 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2787 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2788 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2789 instruction.
2790
2791 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2792 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2793
2794 .. _constantexprs:
2795
2796 Constant Expressions
2797 --------------------
2798
2799 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2800 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2801 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2802 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2803 The following is the syntax for constant expressions:
2804
2805 ``trunc (CST to TYPE)``
2806     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2807     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2808 ``zext (CST to TYPE)``
2809     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2810     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2811 ``sext (CST to TYPE)``
2812     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2813     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2814 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2815     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2816     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2817     must be floating point.
2818 ``fpext (CST to TYPE)``
2819     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2820     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2821     floating point.
2822 ``fptoui (CST to TYPE)``
2823     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2824     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2825     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2826     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2827     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2828 ``fptosi (CST to TYPE)``
2829     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2830     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2831     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2832     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2833     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2834 ``uitofp (CST to TYPE)``
2835     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2836     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2837     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2838     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2839     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2840 ``sitofp (CST to TYPE)``
2841     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2842     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2843     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2844     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2845     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2846 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2847     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2848     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2849     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2850     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2851 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2852     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2853     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2854     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2855     This one is *really* dangerous!
2856 ``bitcast (CST to TYPE)``
2857     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2858     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2859     instruction <i_bitcast>`.
2860 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2861     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2862     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2863     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2864 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2865     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2866     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2867     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2868     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2869 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2870     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2871 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2872     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2873 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2874     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2875 ``extractelement (VAL, IDX)``
2876     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2877     constants.
2878 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2879     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2880     constants.
2881 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2882     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2883     constants.
2884 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2885     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2886     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2887     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2888     least one index value must be specified.
2889 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2890     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2891     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2892     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2893     value must be specified.
2894 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2895     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2896     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2897     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2898     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2899     operations on floating point values are allowed).
2900
2901 Other Values
2902 ============
2903
2904 .. _inlineasmexprs:
2905
2906 Inline Assembler Expressions
2907 ----------------------------
2908
2909 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2910 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2911 represents the inline assembler as a template string (containing the
2912 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2913 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2914 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2915 stack conservatively.
2916
2917 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2918 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2919 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2920 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2921 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2922
2923 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2924 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2925 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2926 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2927 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2928 syntax known to LLVM.
2929
2930 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2931 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2932 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2933 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2934 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2935 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2936 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2937 assembly.
2938
2939 An example inline assembler expression is:
2940
2941 .. code-block:: llvm
2942
2943     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2944
2945 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2946 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2947 Thus, typically we have:
2948
2949 .. code-block:: llvm
2950
2951     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2952
2953 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2954 marked as having side effects. This is done through the use of the
2955 '``sideeffect``' keyword, like so:
2956
2957 .. code-block:: llvm
2958
2959     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2960
2961 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2962 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2963 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2964 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2965 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2966 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2967
2968 .. code-block:: llvm
2969
2970     call void asm alignstack "eieio", ""()
2971
2972 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2973 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2974 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2975 the only supported dialects. An example is:
2976
2977 .. code-block:: llvm
2978
2979     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2980
2981 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2982 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2983 keyword last.
2984
2985 Inline Asm Constraint String
2986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2987
2988 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2989 more constraint codes.
2990
2991 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2992 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2993 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2994 second, etc.
2995
2996 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2997 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2998 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2999 clobbers. They cannot be intermingled.
3000
3001 There are also three different categories of constraint codes:
3002
3003 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3004   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3005   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3006 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3007   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3008   modes used by the target.
3009 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3010   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3011   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3012   proper range for the instruction you wish to use it with.
3013
3014 Output constraints
3015 """"""""""""""""""
3016
3017 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3018 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3019 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3020 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3021 below about indirect outputs).
3022
3023 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3024 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3025 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3026 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3027 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3028 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3029 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3030 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3031 output).
3032
3033 Input constraints
3034 """""""""""""""""
3035
3036 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3037 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3038 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3039 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3040 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3041 contain the same value.
3042
3043 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3044 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3045 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3046 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3047 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3048 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3049 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3050 constraint).
3051
3052 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3053 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3054 (even when the other input has the same value).
3055
3056 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3057 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3058
3059 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3060 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3061 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3062 registers, and all of them passed to the inline asm.
3063
3064 However, this feature is often not as useful as you might think.
3065
3066 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3067 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3068 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3069 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3070 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3071 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3072
3073 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3074 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3075 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3076 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3077 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3078 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3079 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3080 use)
3081
3082 Indirect inputs and outputs
3083 """""""""""""""""""""""""""
3084
3085 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3086 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3087 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3088 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3089 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3090 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3091 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3092 memory location, instead of just read from it).
3093
3094 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3095 address of a variable as a value.
3096
3097 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3098 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3099 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3100 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3101 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3102 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3103 optimization passes. I would recommend not using it.)
3104
3105
3106 Clobber constraints
3107 """""""""""""""""""
3108
3109 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3110 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3111 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3112 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3113 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3114 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3115 output.
3116
3117
3118 Constraint Codes
3119 """"""""""""""""
3120 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3121
3122 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3123 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3124 (e.g. "``{eax}``").
3125
3126 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3127 GCC's constraint codes.
3128
3129 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3130 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3131 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3132
3133 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3134 inline asm constraint list:
3135
3136 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3137    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3138    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3139    constraint list.
3140
3141 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3142    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3143    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3144    constraint list will be chosen together.
3145
3146 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3147 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3148 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3149 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3150
3151 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3152 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3153 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3154 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3155 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3156 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3157 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3158 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3159 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3160 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3161 intended.)
3162
3163 Supported Constraint Code List
3164 """"""""""""""""""""""""""""""
3165
3166 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3167 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3168 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3169 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3170
3171 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3172
3173 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3174 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3175   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3176   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3177 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3178   immediate, or a relocatable value.
3179 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3180 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3181 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3182   useful to pass a label for an asm branch or call.
3183
3184   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3185      block without telling llvm about the control transfer???)
3186
3187 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3188
3189 Other constraints are target-specific:
3190
3191 AArch64:
3192
3193 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3194 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3195   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3196 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3197   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3198 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3199   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3200 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3201   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3202 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3203   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3204   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3205   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3206 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3207   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3208 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3209   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3210   well.)
3211 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3212 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3213 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3214
3215 AMDGPU:
3216
3217 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3218 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3219 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3220
3221
3222 All ARM modes:
3223
3224 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3225   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3226
3227 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3228
3229 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3230 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3231 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3232 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3233   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3234   print the inverted value).
3235 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3236   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3237   value).
3238 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3239 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3240 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3241 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3242 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3243   as ``r``.
3244 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3245   invalid.
3246 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3247   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3248 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3249   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3250 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3251   ``s0-s31``.
3252
3253 ARM's Thumb1 mode:
3254
3255 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3256 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3257 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3258   some amount.
3259 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3260 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3261 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3262 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3263 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3264 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3265 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3266 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3267   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3268 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3269   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3270 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3271   ``s0-s31``.
3272
3273
3274 Hexagon:
3275
3276 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3277   at the moment.
3278 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3279
3280 MSP430:
3281
3282 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3283
3284 MIPS:
3285
3286 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3287 - ``J``: An immediate integer zero.
3288 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3289 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3290 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3291 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3292 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3293 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3294   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3295 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3296   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3297   ``m``.
3298 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3299   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3300 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3301 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3302   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3303   argument modifier for compatibility with GCC.
3304 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3305   ``25``).
3306 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3307 - ``x``: Invalid.
3308
3309 NVPTX:
3310
3311 - ``b``: A 1-bit integer register.
3312 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3313 - ``r``: A 32-bit integer register.
3314 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3315 - ``f``: A 32-bit float register.
3316 - ``d``: A 64-bit float register.
3317
3318
3319 PowerPC:
3320
3321 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3322 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3323 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3324 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3325 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3326 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3327 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3328 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3329   constant.
3330 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3331   treated the same as ``m``.
3332 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3333 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3334   ``R1-R31``).
3335 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3336   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3337 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3338   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3339   altivec vector register (``V0-V31``).
3340
3341   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3342      is supposed to only use the altivec vector registers?
3343
3344 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3345 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3346 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3347   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3348 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3349   set.
3350
3351 Sparc:
3352
3353 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3354 - ``r``: A 32-bit integer register.
3355
3356 SystemZ:
3357
3358 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3359 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3360 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3361 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3362 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3363 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3364   ``m``, at the moment.
3365 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3366 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3367   address context evaluates as zero).
3368 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3369   (LLVM-specific)
3370 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3371
3372 X86:
3373
3374 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3375 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3376 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3377 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3378   0xffffffff.
3379 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3380 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3381 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3382 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3383 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3384 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3385 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3386   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3387   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3388 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3389   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3390 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3391 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3392   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3393 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3394 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3395 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3396   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3397   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3398   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3399 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3400 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3401   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3402   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3403   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3404   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3405   statement.
3406
3407 XCore:
3408
3409 - ``r``: A 32-bit integer register.
3410
3411
3412 .. _inline-asm-modifiers:
3413
3414 Asm template argument modifiers
3415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3416
3417 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3418 "``${0:n}``".
3419
3420 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3421 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3422 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3423 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3424
3425 Target-independent:
3426
3427 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3428   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3429 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3430   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3431 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3432   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3433
3434 AArch64:
3435
3436 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3437   instead of ``x30``, print ``w30``.
3438 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3439 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3440   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3441   ``v*``.
3442
3443 AMDGPU:
3444
3445 - ``r``: No effect.
3446
3447 ARM:
3448
3449 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3450   register).
3451 - ``P``: No effect.
3452 - ``q``: No effect.
3453 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3454   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3455 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3456   prefix.
3457 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3458 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3459   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3460 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3461   register of a two-register operand.
3462 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3463   register of a two-register operand.
3464 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3465   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3466   to ``R``.)
3467
3468   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3469      of a two-register operand.
3470
3471 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3472 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3473 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3474   adornment.
3475
3476 Hexagon:
3477
3478 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3479   has been allocated consecutively to the first.
3480
3481   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3482      nothing that ensures that happens, is there?
3483
3484 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3485   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3486
3487 MSP430:
3488
3489 No additional modifiers.
3490
3491 MIPS:
3492
3493 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3494 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3495 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3496 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3497 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3498 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3499   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3500
3501   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3502
3503 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3504   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3505
3506   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3507
3508 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3509   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3510   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3511   ``M``.)
3512 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3513   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3514   constraint.
3515
3516 NVPTX:
3517
3518 - ``r``: No effect.
3519
3520 PowerPC:
3521
3522 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3523   has been allocated consecutively to the first.
3524
3525   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3526      nothing that ensures that happens, is there?
3527
3528 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3529   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3530 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3531   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3532 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3533   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3534   always print nothing)
3535 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3536   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3537
3538 Sparc:
3539
3540 - ``r``: No effect.
3541
3542 SystemZ:
3543
3544 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3545 target-independent modifiers.
3546
3547 X86:
3548
3549 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3550   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3551 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3552 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3553   operand.
3554 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3555   memory operand.
3556 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3557   operand.
3558 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3559   operand.
3560 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3561   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3562 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3563   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3564   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3565   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3566 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3567 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3568   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3569
3570 XCore:
3571
3572 No additional modifiers.
3573
3574
3575 Inline Asm Metadata
3576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3577
3578 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3579 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3580 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3581 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3582 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3583 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3584 it. For example:
3585
3586 .. code-block:: llvm
3587
3588     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3589     ...
3590     !42 = !{ i32 1234567 }
3591
3592 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3593 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3594 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3595 occurs on.
3596
3597 .. _metadata:
3598
3599 Metadata
3600 ========
3601
3602 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3603 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3604 code generator. One example application of metadata is source-level
3605 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3606
3607 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3608 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3609
3610 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3611
3612 .. _metadata-string:
3613
3614 Metadata Nodes and Metadata Strings
3615 -----------------------------------
3616
3617 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3618 contain any character by escaping non-printable characters with
3619 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3620 "``!"test\00"``".
3621
3622 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3623 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3624 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3625 their operand. For example:
3626
3627 .. code-block:: llvm
3628
3629     !{ !"test\00", i32 10}
3630
3631 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3632
3633 .. code-block:: llvm
3634
3635     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3636
3637 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3638 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3639 when metadata operands change.
3640
3641 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3642 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3643 example:
3644
3645 .. code-block:: llvm
3646
3647     !foo = !{!4, !3}
3648
3649 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3650 function is using two metadata arguments:
3651
3652 .. code-block:: llvm
3653
3654     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3655
3656 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3657 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3658
3659 .. code-block:: llvm
3660
3661     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3662
3663 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3664 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3665
3666 .. code-block:: llvm
3667
3668     define void @foo() !dbg !22 {
3669       ret void
3670     }
3671
3672 More information about specific metadata nodes recognized by the
3673 optimizers and code generator is found below.
3674
3675 .. _specialized-metadata:
3676
3677 Specialized Metadata Nodes
3678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3679
3680 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3681 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3682 order.
3683
3684 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3685 metadata nodes are related to debug info.
3686
3687 .. _DICompileUnit:
3688
3689 DICompileUnit
3690 """""""""""""
3691
3692 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3693 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3694 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3695 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3696 references to them from instructions).
3697
3698 .. code-block:: llvm
3699
3700     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3701                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3702                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3703                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3704                         globals: !5, imports: !6)
3705
3706 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3707 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3708 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3709 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3710 entities (declarations and namespaces).
3711
3712 .. _DIFile:
3713
3714 DIFile
3715 """"""
3716
3717 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3718
3719 .. code-block:: llvm
3720
3721     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3722
3723 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3724 for ``file:`` fields.
3725
3726 .. _DIBasicType:
3727
3728 DIBasicType
3729 """""""""""
3730
3731 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3732 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3733
3734 .. code-block:: llvm
3735
3736     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3737                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3738     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3739
3740 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3741 following:
3742
3743 .. code-block:: llvm
3744
3745   DW_ATE_address       = 1
3746   DW_ATE_boolean       = 2
3747   DW_ATE_float         = 4
3748   DW_ATE_signed        = 5
3749   DW_ATE_signed_char   = 6
3750   DW_ATE_unsigned      = 7
3751   DW_ATE_unsigned_char = 8
3752
3753 .. _DISubroutineType:
3754
3755 DISubroutineType
3756 """"""""""""""""
3757
3758 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3759 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3760 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3761 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3762
3763 .. code-block:: llvm
3764
3765     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3766     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3767     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3768
3769 .. _DIDerivedType:
3770
3771 DIDerivedType
3772 """""""""""""
3773
3774 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3775 qualified types.
3776
3777 .. code-block:: llvm
3778
3779     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3780                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3781     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3782                         align: 32)
3783
3784 The following ``tag:`` values are valid:
3785
3786 .. code-block:: llvm
3787
3788   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3789   DW_TAG_member             = 13
3790   DW_TAG_pointer_type       = 15
3791   DW_TAG_reference_type     = 16
3792   DW_TAG_typedef            = 22
3793   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3794   DW_TAG_const_type         = 38
3795   DW_TAG_volatile_type      = 53
3796   DW_TAG_restrict_type      = 55
3797
3798 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3799 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3800 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3801 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3802 argument of a subprogram.
3803
3804 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3805
3806 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3807 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3808 ``baseType:``.
3809
3810 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3811
3812 .. _DICompositeType:
3813
3814 DICompositeType
3815 """""""""""""""
3816
3817 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3818 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3819
3820 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3821 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3822 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3823 <metadata-string>` that matches their identifier.
3824
3825 .. code-block:: llvm
3826
3827     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3828     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3829     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3830     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3831                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3832                           elements: !{!0, !1, !2})
3833
3834 The following ``tag:`` values are valid:
3835
3836 .. code-block:: llvm
3837
3838   DW_TAG_array_type       = 1
3839   DW_TAG_class_type       = 2
3840   DW_TAG_enumeration_type = 4
3841   DW_TAG_structure_type   = 19
3842   DW_TAG_union_type       = 23
3843   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3844   DW_TAG_inheritance      = 28
3845
3846
3847 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3848 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3849 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3850 array type is a native packed vector.
3851
3852 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3853 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3854 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3855 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3856
3857 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3858 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3859 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3860
3861 .. _DISubrange:
3862
3863 DISubrange
3864 """"""""""
3865
3866 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3867 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3868
3869 .. code-block:: llvm
3870
3871     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3872     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3873     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3874
3875 .. _DIEnumerator:
3876
3877 DIEnumerator
3878 """"""""""""
3879
3880 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3881 variants of :ref:`DICompositeType`.
3882
3883 .. code-block:: llvm
3884
3885     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3886     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3887     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3888
3889 DITemplateTypeParameter
3890 """""""""""""""""""""""
3891
3892 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3893 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3894 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3895
3896 .. code-block:: llvm
3897
3898     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3899
3900 DITemplateValueParameter
3901 """"""""""""""""""""""""
3902
3903 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3904 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3905 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3906 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3907 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3908
3909 .. code-block:: llvm
3910
3911     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3912
3913 DINamespace
3914 """""""""""
3915
3916 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3917
3918 .. code-block:: llvm
3919
3920     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3921
3922 DIGlobalVariable
3923 """"""""""""""""
3924
3925 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3926
3927 .. code-block:: llvm
3928
3929     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3930                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3931                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3932                            declaration: !4)
3933
3934 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3935 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3936
3937 .. _DISubprogram:
3938
3939 DISubprogram
3940 """"""""""""
3941
3942 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
3943 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
3944 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
3945 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
3946 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3947
3948 .. code-block:: llvm
3949
3950     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
3951       ...
3952     }
3953
3954     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3955                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3956                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
3957                                 containingType: !4,
3958                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
3959                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
3960                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
3961                                 declaration: !6, variables: !7)
3962
3963 .. _DILexicalBlock:
3964
3965 DILexicalBlock
3966 """"""""""""""
3967
3968 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3969 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
3970 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3971 fields.
3972
3973 .. code-block:: llvm
3974
3975     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3976
3977 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3978 operands.
3979
3980 .. _DILexicalBlockFile:
3981
3982 DILexicalBlockFile
3983 """"""""""""""""""
3984
3985 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3986 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3987 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3988 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3989
3990 .. code-block:: llvm
3991
3992     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3993     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3994     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3995
3996 .. _DILocation:
3997
3998 DILocation
3999 """"""""""
4000
4001 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4002 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4003 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4004
4005 .. code-block:: llvm
4006
4007     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4008
4009 .. _DILocalVariable:
4010
4011 DILocalVariable
4012 """""""""""""""
4013
4014 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4015 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4016 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4017 :ref:`DISubprogram`.
4018
4019 .. code-block:: llvm
4020
4021     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4022                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4023     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4024                           type: !3)
4025     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4026
4027 DIExpression
4028 """"""""""""
4029
4030 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4031 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4032 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4033 variable.
4034
4035 The current supported vocabulary is limited:
4036
4037 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4038 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4039 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4040   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4041
4042 .. code-block:: llvm
4043
4044     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4045     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4046     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4047     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4048
4049 DIObjCProperty
4050 """"""""""""""
4051
4052 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4053
4054 .. code-block:: llvm
4055
4056     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4057                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4058
4059 DIImportedEntity
4060 """"""""""""""""
4061
4062 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4063 compile unit.
4064
4065 .. code-block:: llvm
4066
4067    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4068                           entity: !1, line: 7)
4069
4070 '``tbaa``' Metadata
4071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4072
4073 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4074 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4075 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4076 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4077 custom alias analysis behavior for other languages.
4078
4079 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4080 to three fields, e.g.:
4081
4082 .. code-block:: llvm
4083
4084     !0 = !{ !"an example type tree" }
4085     !1 = !{ !"int", !0 }
4086     !2 = !{ !"float", !0 }
4087     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4088
4089 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4090 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4091 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4092 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4093 common names.
4094
4095 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4096 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4097 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4098 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4099 from multiple front-ends is handled conservatively.
4100
4101 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4102 indicates that the type is "constant" (meaning
4103 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4104 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4105
4106 '``tbaa.struct``' Metadata
4107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4108
4109 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4110 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4111 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4112 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4113 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4114 of the aggregate.
4115
4116 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4117 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4118
4119 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4120 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4121 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4122 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4123 its tbaa tag. e.g.:
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4128
4129 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4130 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4131 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4132
4133 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4134 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4135 does not carry useful data and need not be preserved.
4136
4137 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4139
4140 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4141 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4142 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4143 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4144 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4145 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4146 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4147 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4148 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4149 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4150 alias.
4151
4152 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4153 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4154 string then it can be combined across functions and translation units. A
4155 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4156 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4157
4158 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4159 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4160 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4161 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4162 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4163 optionally be provided as a third list entry.
4164
4165 For example,
4166
4167 .. code-block:: llvm
4168
4169     ; Two scope domains:
4170     !0 = !{!0}
4171     !1 = !{!1}
4172
4173     ; Some scopes in these domains:
4174     !2 = !{!2, !0}
4175     !3 = !{!3, !0}
4176     !4 = !{!4, !1}
4177
4178     ; Some scope lists:
4179     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4180     !6 = !{!4, !3, !2}
4181     !7 = !{!3}
4182
4183     ; These two instructions don't alias:
4184     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4185     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4186
4187     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4188     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4189     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4190     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4191
4192     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4193     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4194     ; !alias.scope list):
4195     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4196     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4197
4198 '``fpmath``' Metadata
4199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4200
4201 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4202 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4203 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4204 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4205 it. ULP is defined as follows:
4206
4207     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4208     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4209     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4210     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4211     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4212
4213 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4214 number representing the maximum relative error, for example:
4215
4216 .. code-block:: llvm
4217
4218     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4219
4220 .. _range-metadata:
4221
4222 '``range``' Metadata
4223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4224
4225 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4226 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4227 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4228 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4229 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4230 pair. Each pair has the following properties:
4231
4232 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4233 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4234 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4235 -  The range is allowed to wrap.
4236 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4237    ``a!=b``.
4238
4239 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4240 they must be non-contiguous.
4241
4242 Examples:
4243
4244 .. code-block:: llvm
4245
4246       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4247       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4248       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4249       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4250              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4251     ...
4252     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4253     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4254     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4255     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4256
4257 '``unpredictable``' Metadata
4258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4259
4260 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4261 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4262 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4263 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4264 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4265 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4266
4267 '``llvm.loop``'
4268 ^^^^^^^^^^^^^^^
4269
4270 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4271 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4272 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4273 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4274 specified with the name ``llvm.loop``.
4275
4276 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4277 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4278 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4279 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4280 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4281 constructs:
4282
4283 .. code-block:: llvm
4284
4285     !0 = !{!0}
4286     !1 = !{!1}
4287
4288 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4289 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4290 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4291 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4292
4293 .. code-block:: llvm
4294
4295       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4296     ...
4297     !0 = !{!0, !1}
4298     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4299
4300 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4302
4303 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4304 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4305 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4306 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4307 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4308 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4309 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4310 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4311 in determining the safety of these transformations.
4312
4313 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4315
4316 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4317 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4318 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4319 example:
4320
4321 .. code-block:: llvm
4322
4323    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4324
4325 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4326 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4327 then the interleave count will be determined automatically.
4328
4329 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4331
4332 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4333 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4334 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4335 0 disables vectorization:
4336
4337 .. code-block:: llvm
4338
4339    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4340    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4341
4342 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4344
4345 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4346 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4347 operand is an integer specifying the width. For example:
4348
4349 .. code-block:: llvm
4350
4351    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4352
4353 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4354 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4355 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4356 determined automatically.
4357
4358 '``llvm.loop.unroll``'
4359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4360
4361 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4362 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4363 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4364 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4365 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4366 optimizer believes it is safe to do so.
4367
4368 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4370
4371 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4372 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4373 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4374 example:
4375
4376 .. code-block:: llvm
4377
4378    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4379
4380 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4381 will be partially unrolled.
4382
4383 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4385
4386 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4387 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4388
4389 .. code-block:: llvm
4390
4391    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4392
4393 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4395
4396 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4397 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4398
4399 .. code-block:: llvm
4400
4401    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4402
4403 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4405
4406 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4407 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4408 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4409 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4410
4411 .. code-block:: llvm
4412
4413    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4414
4415 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4416 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4417
4418 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4419 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4420 For example:
4421
4422 .. code-block:: llvm
4423
4424    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4425
4426 '``llvm.mem``'
4427 ^^^^^^^^^^^^^^^
4428
4429 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4430 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4431
4432 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4433 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4434
4435 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4436 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4437 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4438 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4439 with the same loop identifier.
4440
4441 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4442 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4443 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4444 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4445 ``L2``.
4446
4447 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4448 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4449 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4450 loop.
4451
4452 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4453 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4454 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4455 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4456 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4457 insert new memory instructions into the loop body).
4458
4459 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4460 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4461 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4462
4463 .. code-block:: llvm
4464
4465    for.body:
4466      ...
4467      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4468      ...
4469      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4470      ...
4471      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4472
4473    for.end:
4474    ...
4475    !0 = !{!0}
4476
4477 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4478 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4479 the loop identifier metadata node directly:
4480
4481 .. code-block:: llvm
4482
4483    outer.for.body:
4484      ...
4485      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4486      ...
4487      br label %inner.for.body
4488
4489    inner.for.body:
4490      ...
4491      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4492      ...
4493      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4494      ...
4495      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4496
4497    inner.for.end:
4498      ...
4499      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4500      ...
4501      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4502
4503    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4504    ...
4505    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4506    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4507    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4508
4509 '``llvm.bitsets``'
4510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4511
4512 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4513 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4514
4515 '``invariant.group``' Metadata
4516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4517
4518 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4519 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4520 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4521 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4522 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4523 when two pointers are considered the same).
4524
4525 Examples:
4526
4527 .. code-block:: llvm
4528
4529    @unknownPtr = external global i8
4530    ...
4531    %ptr = alloca i8
4532    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4533    call void @foo(i8* %ptr)
4534    
4535    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4536    call void @foo(i8* %ptr)
4537    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4538   
4539    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4540    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4541    
4542    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4543    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4544    
4545    call void @foo(i8* %ptr)
4546    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4547    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4548    
4549    ...
4550    declare void @foo(i8*)
4551    declare i8* @getPointer(i8*)
4552    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4553    
4554    !0 = !{!"magic ptr"}
4555    !1 = !{!"other ptr"}
4556
4557
4558
4559 Module Flags Metadata
4560 =====================
4561
4562 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4563 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4564 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4565 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4566 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4567 look it up.
4568
4569 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4570 Each triplet has the following form:
4571
4572 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4573    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4574    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4575    described below.
4576 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4577    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4578    including entries with the **Require** behavior).
4579 -  The third element is the value of the flag.
4580
4581 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4582 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4583 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4584 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4585 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4586 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4587
4588 The following behaviors are supported:
4589
4590 .. list-table::
4591    :header-rows: 1
4592    :widths: 10 90
4593
4594    * - Value
4595      - Behavior
4596
4597    * - 1
4598      - **Error**
4599            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4600            is that of the operands.
4601
4602    * - 2
4603      - **Warning**
4604            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4605            operand for the flag from the first module being linked.
4606
4607    * - 3
4608      - **Require**
4609            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4610            specified value after linking is performed. The value must be a
4611            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4612            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4613            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4614            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4615            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4616
4617    * - 4
4618      - **Override**
4619            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4620            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4621            differ, an error will be emitted.
4622
4623    * - 5
4624      - **Append**
4625            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4626
4627    * - 6
4628      - **AppendUnique**
4629            Appends the two values, which are required to be metadata
4630            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4631            during the append operation.
4632
4633 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4634 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4635 value) or **Override**.
4636
4637 An example of module flags:
4638
4639 .. code-block:: llvm
4640
4641     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4642     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4643     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4644     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4645       !{
4646         !"foo", i32 1
4647       }
4648     }
4649     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4650
4651 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4652    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4653    values are not equal.
4654
4655 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4656    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4657    '37'.
4658
4659 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4660    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4661    warning if their values are not equal.
4662
4663 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4664
4665    ::
4666
4667        !{ !"foo", i32 1 }
4668
4669    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4670    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4671    performed.
4672
4673 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4674 ----------------------------------------------------
4675
4676 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4677 collection in a special section called "image info". The metadata
4678 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4679 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4680 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4681 be merged rather than appended together.
4682
4683 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4684 following key-value pairs:
4685
4686 .. list-table::
4687    :header-rows: 1
4688    :widths: 30 70
4689
4690    * - Key
4691      - Value
4692
4693    * - ``Objective-C Version``
4694      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4695
4696    * - ``Objective-C Image Info Version``
4697      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4698        always 0.
4699
4700    * - ``Objective-C Image Info Section``
4701      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4702        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4703        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4704        Objective-C ABI version 2.
4705
4706    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4707      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4708        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4709        collection supported.
4710
4711    * - ``Objective-C GC Only``
4712      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4713        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4714        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4715
4716 Some important flag interactions:
4717
4718 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4719    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4720    2, then the resulting module has the
4721    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4722 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4723    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4724
4725 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4726 --------------------------------------------
4727
4728 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4729 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4730 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4731 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4732
4733 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4734 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4735 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4736 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4737 list of metadata strings defining linker options.
4738
4739 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4740 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4741 framework::
4742
4743     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4744        !{
4745           !{ !"-lz" },
4746           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4747     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4748
4749 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4750 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4751 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4752 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4753 assembly writer or object file emitter.
4754
4755 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4756 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4757 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4758
4759 C type width Module Flags Metadata
4760 ----------------------------------
4761
4762 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4763 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4764 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4765 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4766 width.
4767
4768 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4769 flags metadata, using the following key-value pairs:
4770
4771 .. list-table::
4772    :header-rows: 1
4773    :widths: 30 70
4774
4775    * - Key
4776      - Value
4777
4778    * - short_wchar
4779      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4780        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4781
4782    * - short_enum
4783      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4784        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4785          represent all of its values.
4786
4787 For example, the following metadata section specifies that the module was
4788 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4789 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4790
4791     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4792     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4793     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4794
4795 .. _intrinsicglobalvariables:
4796
4797 Intrinsic Global Variables
4798 ==========================
4799
4800 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4801 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4802 All globals of this sort should have a section specified as
4803 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4804 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4805
4806 .. _gv_llvmused:
4807
4808 The '``llvm.used``' Global Variable
4809 -----------------------------------
4810
4811 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4812 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4813 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4814 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4815 use of it is:
4816
4817 .. code-block:: llvm
4818
4819     @X = global i8 4
4820     @Y = global i32 123
4821
4822     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4823        i8* @X,
4824        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4825     ], section "llvm.metadata"
4826
4827 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4828 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4829 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4830 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4831 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4832 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4833 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4834
4835 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4836 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4837 molesting the symbol.
4838
4839 .. _gv_llvmcompilerused:
4840
4841 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4842 --------------------------------------------
4843
4844 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4845 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4846 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4847 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4848 by ``@llvm.used``.
4849
4850 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4851 and should not be exposed to source languages.
4852
4853 .. _gv_llvmglobalctors:
4854
4855 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4856 -------------------------------------------
4857
4858 .. code-block:: llvm
4859
4860     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4861     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4862
4863 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4864 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4865 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4866 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4867 functions with the same priority is not defined.
4868
4869 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4870 or function, the initializer function will only run if the associated
4871 data from the current module is not discarded.
4872
4873 .. _llvmglobaldtors:
4874
4875 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4876 -------------------------------------------
4877
4878 .. code-block:: llvm
4879
4880     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4881     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4882
4883 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4884 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4885 The functions referenced by this array will be called in descending
4886 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4887 order of functions with the same priority is not defined.
4888
4889 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4890 or function, the destructor function will only run if the associated
4891 data from the current module is not discarded.
4892
4893 Instruction Reference
4894 =====================
4895
4896 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4897 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4898 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4899 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4900 :ref:`other instructions <otherops>`.
4901
4902 .. _terminators:
4903
4904 Terminator Instructions
4905 -----------------------
4906
4907 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4908 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4909 block should be executed after the current block is finished. These
4910 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4911 control flow, not values (the one exception being the
4912 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4913
4914 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4915 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4916 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4917 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4918 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4919 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4920 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
4921 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4922 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4923 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4924
4925 .. _i_ret:
4926
4927 '``ret``' Instruction
4928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4929
4930 Syntax:
4931 """""""
4932
4933 ::
4934
4935       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4936       ret void                 ; Return from void function
4937
4938 Overview:
4939 """""""""
4940
4941 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4942 a value) from a function back to the caller.
4943
4944 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4945 value and then causes control flow, and one that just causes control
4946 flow to occur.
4947
4948 Arguments:
4949 """"""""""
4950
4951 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4952 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4953 class <t_firstclass>`' type.
4954
4955 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4956 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4957 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4958 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4959 value.
4960
4961 Semantics:
4962 """"""""""
4963
4964 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4965 the calling function's context. If the caller is a
4966 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4967 instruction after the call. If the caller was an
4968 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4969 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4970 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4971 value.
4972
4973 Example:
4974 """"""""
4975
4976 .. code-block:: llvm
4977
4978       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4979       ret void                        ; Return from a void function
4980       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4981
4982 .. _i_br:
4983
4984 '``br``' Instruction
4985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4986
4987 Syntax:
4988 """""""
4989
4990 ::
4991
4992       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4993       br label <dest>          ; Unconditional branch
4994
4995 Overview:
4996 """""""""
4997
4998 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4999 different basic block in the current function. There are two forms of
5000 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5001 unconditional branch.
5002
5003 Arguments:
5004 """"""""""
5005
5006 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5007 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5008 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5009
5010 Semantics:
5011 """"""""""
5012
5013 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5014 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5015 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5016 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5017
5018 Example:
5019 """"""""
5020
5021 .. code-block:: llvm
5022
5023     Test:
5024       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5025       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5026     IfEqual:
5027       ret i32 1
5028     IfUnequal:
5029       ret i32 0
5030
5031 .. _i_switch:
5032
5033 '``switch``' Instruction
5034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5035
5036 Syntax:
5037 """""""
5038
5039 ::
5040
5041       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5042
5043 Overview:
5044 """""""""
5045
5046 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5047 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5048 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5049 destinations.
5050
5051 Arguments:
5052 """"""""""
5053
5054 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5055 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5056 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5057 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5058
5059 Semantics:
5060 """"""""""
5061
5062 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5063 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5064 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5065 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5066 to the default destination.
5067
5068 Implementation:
5069 """""""""""""""
5070
5071 Depending on properties of the target machine and the particular
5072 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5073 different ways. For example, it could be generated as a series of
5074 chained conditional branches or with a lookup table.
5075
5076 Example:
5077 """"""""
5078
5079 .. code-block:: llvm
5080
5081      ; Emulate a conditional br instruction
5082      %Val = zext i1 %value to i32
5083      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5084
5085      ; Emulate an unconditional br instruction
5086      switch i32 0, label %dest [ ]
5087
5088      ; Implement a jump table:
5089      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5090                                          i32 1, label %onone
5091                                          i32 2, label %ontwo ]
5092
5093 .. _i_indirectbr:
5094
5095 '``indirectbr``' Instruction
5096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5097
5098 Syntax:
5099 """""""
5100
5101 ::
5102
5103       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5104
5105 Overview:
5106 """""""""
5107
5108 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5109 label within the current function, whose address is specified by
5110 "``address``". Address must be derived from a
5111 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5112
5113 Arguments:
5114 """"""""""
5115
5116 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5117 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5118 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5119 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5120
5121 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5122 accurate understanding of the CFG.
5123
5124 Semantics:
5125 """"""""""
5126
5127 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5128 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5129 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5130 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5131
5132 Implementation:
5133 """""""""""""""
5134
5135 This is typically implemented with a jump through a register.
5136
5137 Example:
5138 """"""""
5139
5140 .. code-block:: llvm
5141
5142      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5143
5144 .. _i_invoke:
5145
5146 '``invoke``' Instruction
5147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5148
5149 Syntax:
5150 """""""
5151
5152 ::
5153
5154       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5155                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5156
5157 Overview:
5158 """""""""
5159
5160 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5161 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5162 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5163 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5164 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5165 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5166 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5167 nearest "exception" label.
5168
5169 The '``exception``' label is a `landing
5170 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5171 '``exception``' label is required to have the
5172 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5173 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5174 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5175 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5176 instruction, so that the important information contained within the
5177 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5178
5179 Arguments:
5180 """"""""""
5181
5182 This instruction requires several arguments:
5183
5184 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5185    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5186    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5187 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5188    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5189    are valid here.
5190 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5191    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5192    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5193    branching off an arbitrary pointer to function value.
5194 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5195    function to be invoked.
5196 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5197    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5198    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5199    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5200    extra arguments can be specified.
5201 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5202    executes a '``ret``' instruction.
5203 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5204    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5205    mechanism.
5206 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5207    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5208    attributes are valid here.
5209 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5210
5211 Semantics:
5212 """"""""""
5213
5214 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5215 instruction in most regards. The primary difference is that it
5216 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5217 library to unwind the stack.
5218
5219 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5220 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5221 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5222 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5223
5224 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5225 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5226 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5227 return value is available.
5228
5229 Example:
5230 """"""""
5231
5232 .. code-block:: llvm
5233
5234       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5235                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5236       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5237                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5238
5239 .. _i_resume:
5240
5241 '``resume``' Instruction
5242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5243
5244 Syntax:
5245 """""""
5246
5247 ::
5248
5249       resume <type> <value>
5250
5251 Overview:
5252 """""""""
5253
5254 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5255 successors.
5256
5257 Arguments:
5258 """"""""""
5259
5260 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5261 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5262 function.
5263
5264 Semantics:
5265 """"""""""
5266
5267 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5268 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5269 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5270
5271 Example:
5272 """"""""
5273
5274 .. code-block:: llvm
5275
5276       resume { i8*, i32 } %exn
5277
5278 .. _i_catchpad:
5279
5280 '``catchpad``' Instruction
5281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5282
5283 Syntax:
5284 """""""
5285
5286 ::
5287
5288       <resultval> = catchpad [<args>*]
5289           to label <normal label> unwind label <exception label>
5290
5291 Overview:
5292 """""""""
5293
5294 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5295 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5296 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5297 control to catch an exception.
5298 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5299 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5300 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5301 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5302 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5303 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5304 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5305 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5306
5307 Arguments:
5308 """"""""""
5309
5310 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5311 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5312
5313 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5314 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5315 label to transfer control to if it doesn't.
5316
5317 Semantics:
5318 """"""""""
5319
5320 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5321 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5322 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5323 As with calling conventions, how the personality function results are
5324 represented in LLVM IR is target specific.
5325
5326 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5327
5328 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5329    an exceptional instruction.
5330 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5331    first non-PHI instruction.
5332 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5333    catch-end block.
5334 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5335    catch block.
5336 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5337    '``catchpad``' instruction.
5338 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5339    any other predecessors.
5340 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5341    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5342    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5343 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5344    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5345    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5346
5347 Example:
5348 """"""""
5349
5350 .. code-block:: llvm
5351
5352       ;; A catch block which can catch an integer.
5353       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5354         to label %int.handler unwind label %terminate
5355
5356 .. _i_catchendpad:
5357
5358 '``catchendpad``' Instruction
5359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5360
5361 Syntax:
5362 """""""
5363
5364 ::
5365
5366       catchendpad unwind label <nextaction>
5367       catchendpad unwind to caller
5368
5369 Overview:
5370 """""""""
5371
5372 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5373 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5374 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5375 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5376 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5377 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5378 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5379 ``catchendpad``.
5380
5381 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5382 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5383 in-flight exception.
5384
5385 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5386 its parent function. The
5387 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5388 exception handling actions in the caller.
5389
5390 Arguments:
5391 """"""""""
5392
5393 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5394 where control should transfer to if none of the preceding
5395 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5396
5397 Semantics:
5398 """"""""""
5399
5400 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5401 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5402 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5403 present, control is transfered to the caller.
5404
5405 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5406
5407 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5408    an exceptional instruction.
5409 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5410    first non-PHI instruction.
5411 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5412    catch-end block.
5413 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5414    '``catchendpad``' instruction.
5415 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5416 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5417   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5418 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5419   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5420 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5421   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5422   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5423   executed.
5424 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5425   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5426   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5427   not had a corresponding
5428   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5429
5430 Example:
5431 """"""""
5432
5433 .. code-block:: llvm
5434
5435       catchendpad unwind label %terminate
5436       catchendpad unwind to caller
5437
5438 .. _i_catchret:
5439
5440 '``catchret``' Instruction
5441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5442
5443 Syntax:
5444 """""""
5445
5446 ::
5447
5448       catchret <value> to label <normal>
5449
5450 Overview:
5451 """""""""
5452
5453 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5454 single successor.
5455
5456
5457 Arguments:
5458 """"""""""
5459
5460 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5461 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5462 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5463 transfer to next.
5464
5465 Semantics:
5466 """"""""""
5467
5468 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5469 whose unwinding was interrupted with a
5470 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5471 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5472 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5473 Control then transfers to ``normal``.
5474 It may be passed an optional, personality specific, value.
5475
5476 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5477 not been executed.
5478
5479 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5480 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5481 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5482
5483 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5484 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5485 been executed but has not had a corresponding
5486 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5487
5488 Example:
5489 """"""""
5490
5491 .. code-block:: llvm
5492
5493       catchret %catch label %continue
5494
5495 .. _i_cleanupendpad:
5496
5497 '``cleanupendpad``' Instruction
5498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5499
5500 Syntax:
5501 """""""
5502
5503 ::
5504
5505       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5506       cleanupendpad <value> unwind to caller
5507
5508 Overview:
5509 """""""""
5510
5511 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5512 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5513 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5514 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5515 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5516
5517 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5518 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5519
5520 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5521 its parent function. The
5522 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5523 exception handling actions in the caller.
5524
5525 Arguments:
5526 """"""""""
5527
5528 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5529 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5530 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5531 should transfer to.
5532
5533 Semantics:
5534 """"""""""
5535
5536 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5537 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5538 the caller.
5539
5540 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5541
5542 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5543    an exceptional instruction.
5544 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5545    first non-PHI instruction.
5546 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5547    cleanup-end block.
5548 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5549    '``cleanupendpad``' instruction.
5550 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5551   has not been executed.
5552 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5553   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5554   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5555 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5556   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5557   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5558   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5559
5560 Example:
5561 """"""""
5562
5563 .. code-block:: llvm
5564
5565       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5566       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5567
5568 .. _i_cleanupret:
5569
5570 '``cleanupret``' Instruction
5571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5572
5573 Syntax:
5574 """""""
5575
5576 ::
5577
5578       cleanupret <value> unwind label <continue>
5579       cleanupret <value> unwind to caller
5580
5581 Overview:
5582 """""""""
5583
5584 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5585 an optional successor.
5586
5587
5588 Arguments:
5589 """"""""""
5590
5591 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5592 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5593 It also has an optional successor, ``continue``.
5594
5595 Semantics:
5596 """"""""""
5597
5598 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5599 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5600 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5601 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5602
5603 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5604 not been executed.
5605
5606 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5607 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5608 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5609
5610 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5611 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5612 been executed but has not had a corresponding
5613 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5614
5615 Example:
5616 """"""""
5617
5618 .. code-block:: llvm
5619
5620       cleanupret %cleanup unwind to caller
5621       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5622
5623 .. _i_terminatepad:
5624
5625 '``terminatepad``' Instruction
5626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5627
5628 Syntax:
5629 """""""
5630
5631 ::
5632
5633       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5634       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5635
5636 Overview:
5637 """""""""
5638
5639 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5640 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5641 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5642 terminate the program.
5643 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5644 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5645 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5646 personality routine decides not to terminate the program for the
5647 in-flight exception.
5648
5649 Arguments:
5650 """"""""""
5651
5652 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5653 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5654
5655 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5656 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5657
5658 Semantics:
5659 """"""""""
5660
5661 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5662 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5663 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5664 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5665 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5666 personality should defer to in order to terminate the program.
5667
5668 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5669
5670 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5671    an exceptional instruction.
5672 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5673    first non-PHI instruction.
5674 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5675    terminate block.
5676 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5677    '``terminatepad``' instruction.
5678
5679 Example:
5680 """"""""
5681
5682 .. code-block:: llvm
5683
5684       ;; A terminate block which only permits integers.
5685       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5686
5687 .. _i_unreachable:
5688
5689 '``unreachable``' Instruction
5690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5691
5692 Syntax:
5693 """""""
5694
5695 ::
5696
5697       unreachable
5698
5699 Overview:
5700 """""""""
5701
5702 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5703 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5704 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5705 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5706
5707 Semantics:
5708 """"""""""
5709
5710 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5711
5712 .. _binaryops:
5713
5714 Binary Operations
5715 -----------------
5716
5717 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5718 They require two operands of the same type, execute an operation on
5719 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5720 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5721 result value has the same type as its operands.
5722
5723 There are several different binary operators:
5724
5725 .. _i_add:
5726
5727 '``add``' Instruction
5728 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5729
5730 Syntax:
5731 """""""
5732
5733 ::
5734
5735       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5736       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5737       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5738       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5739
5740 Overview:
5741 """""""""
5742
5743 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5744
5745 Arguments:
5746 """"""""""
5747
5748 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5749 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5750 arguments must have identical types.
5751
5752 Semantics:
5753 """"""""""
5754
5755 The value produced is the integer sum of the two operands.
5756
5757 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5758 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5759 the result.
5760
5761 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5762 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5763
5764 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5765 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5766 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5767 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5768
5769 Example:
5770 """"""""
5771
5772 .. code-block:: llvm
5773
5774       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5775
5776 .. _i_fadd:
5777
5778 '``fadd``' Instruction
5779 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5780
5781 Syntax:
5782 """""""
5783
5784 ::
5785
5786       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5787
5788 Overview:
5789 """""""""
5790
5791 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5792
5793 Arguments:
5794 """"""""""
5795
5796 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5797 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5798 Both arguments must have identical types.
5799
5800 Semantics:
5801 """"""""""
5802
5803 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5804 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5805 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5806 optimizations:
5807
5808 Example:
5809 """"""""
5810
5811 .. code-block:: llvm
5812
5813       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5814
5815 '``sub``' Instruction
5816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5817
5818 Syntax:
5819 """""""
5820
5821 ::
5822
5823       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5824       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5825       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5826       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5827
5828 Overview:
5829 """""""""
5830
5831 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5832
5833 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5834 instruction present in most other intermediate representations.
5835
5836 Arguments:
5837 """"""""""
5838
5839 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5840 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5841 arguments must have identical types.
5842
5843 Semantics:
5844 """"""""""
5845
5846 The value produced is the integer difference of the two operands.
5847
5848 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5849 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5850 the result.
5851
5852 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5853 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5854
5855 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5856 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5857 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5858 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5859
5860 Example:
5861 """"""""
5862
5863 .. code-block:: llvm
5864
5865       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5866       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5867
5868 .. _i_fsub:
5869
5870 '``fsub``' Instruction
5871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5872
5873 Syntax:
5874 """""""
5875
5876 ::
5877
5878       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5879
5880 Overview:
5881 """""""""
5882
5883 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5884
5885 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5886 instruction present in most other intermediate representations.
5887
5888 Arguments:
5889 """"""""""
5890
5891 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5892 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5893 Both arguments must have identical types.
5894
5895 Semantics:
5896 """"""""""
5897
5898 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5899 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5900 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5901 unsafe floating point optimizations:
5902
5903 Example:
5904 """"""""
5905
5906 .. code-block:: llvm
5907
5908       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5909       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5910
5911 '``mul``' Instruction
5912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5913
5914 Syntax:
5915 """""""
5916
5917 ::
5918
5919       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5920       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5921       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5922       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5923
5924 Overview:
5925 """""""""
5926
5927 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5928
5929 Arguments:
5930 """"""""""
5931
5932 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5933 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5934 arguments must have identical types.
5935
5936 Semantics:
5937 """"""""""
5938
5939 The value produced is the integer product of the two operands.
5940
5941 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5942 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5943 bit width of the result.
5944
5945 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5946 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5947 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5948 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5949 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5950 product.
5951
5952 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5953 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5954 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5955 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5956
5957 Example:
5958 """"""""
5959
5960 .. code-block:: llvm
5961
5962       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5963
5964 .. _i_fmul:
5965
5966 '``fmul``' Instruction
5967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5968
5969 Syntax:
5970 """""""
5971
5972 ::
5973
5974       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5975
5976 Overview:
5977 """""""""
5978
5979 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5980
5981 Arguments:
5982 """"""""""
5983
5984 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5985 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5986 Both arguments must have identical types.
5987
5988 Semantics:
5989 """"""""""
5990
5991 The value produced is the floating point product of the two operands.
5992 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5993 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5994 unsafe floating point optimizations:
5995
5996 Example:
5997 """"""""
5998
5999 .. code-block:: llvm
6000
6001       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6002
6003 '``udiv``' Instruction
6004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6005
6006 Syntax:
6007 """""""
6008
6009 ::
6010
6011       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6012       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6013
6014 Overview:
6015 """""""""
6016
6017 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6018
6019 Arguments:
6020 """"""""""
6021
6022 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6023 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6024 arguments must have identical types.
6025
6026 Semantics:
6027 """"""""""
6028
6029 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6030
6031 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6032 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6033
6034 Division by zero leads to undefined behavior.
6035
6036 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6037 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6038 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6039
6040 Example:
6041 """"""""
6042
6043 .. code-block:: llvm
6044
6045       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6046
6047 '``sdiv``' Instruction
6048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6049
6050 Syntax:
6051 """""""
6052
6053 ::
6054
6055       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6056       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6057
6058 Overview:
6059 """""""""
6060
6061 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6067 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6068 arguments must have identical types.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6074 rounded towards zero.
6075
6076 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6077 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6078
6079 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6080 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6081 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6082
6083 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6084 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6085
6086 Example:
6087 """"""""
6088
6089 .. code-block:: llvm
6090
6091       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6092
6093 .. _i_fdiv:
6094
6095 '``fdiv``' Instruction
6096 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6097
6098 Syntax:
6099 """""""
6100
6101 ::
6102
6103       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6104
6105 Overview:
6106 """""""""
6107
6108 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6109
6110 Arguments:
6111 """"""""""
6112
6113 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6114 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6115 Both arguments must have identical types.
6116
6117 Semantics:
6118 """"""""""
6119
6120 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6121 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6122 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6123 unsafe floating point optimizations:
6124
6125 Example:
6126 """"""""
6127
6128 .. code-block:: llvm
6129
6130       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6131
6132 '``urem``' Instruction
6133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6134
6135 Syntax:
6136 """""""
6137
6138 ::
6139
6140       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6141
6142 Overview:
6143 """""""""
6144
6145 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6146 division of its two arguments.
6147
6148 Arguments:
6149 """"""""""
6150
6151 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6152 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6153 arguments must have identical types.
6154
6155 Semantics:
6156 """"""""""
6157
6158 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6159 This instruction always performs an unsigned division to get the
6160 remainder.
6161
6162 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6163 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6164
6165 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6166
6167 Example:
6168 """"""""
6169
6170 .. code-block:: llvm
6171
6172       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6173
6174 '``srem``' Instruction
6175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6176
6177 Syntax:
6178 """""""
6179
6180 ::
6181
6182       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6183
6184 Overview:
6185 """""""""
6186
6187 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6188 division of its two operands. This instruction can also take
6189 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6190 must be integers.
6191
6192 Arguments:
6193 """"""""""
6194
6195 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6196 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6197 arguments must have identical types.
6198
6199 Semantics:
6200 """"""""""
6201
6202 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6203 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6204 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6205 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6206 difference, see `The Math
6207 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6208 table of how this is implemented in various languages, please see
6209 `Wikipedia: modulo
6210 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6211
6212 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6213 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6214
6215 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6216 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6217 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6218 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6219 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6220 result of the division and the remainder.)
6221
6222 Example:
6223 """"""""
6224
6225 .. code-block:: llvm
6226
6227       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6228
6229 .. _i_frem:
6230
6231 '``frem``' Instruction
6232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6233
6234 Syntax:
6235 """""""
6236
6237 ::
6238
6239       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6240
6241 Overview:
6242 """""""""
6243
6244 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6245 its two operands.
6246
6247 Arguments:
6248 """"""""""
6249
6250 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6251 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6252 Both arguments must have identical types.
6253
6254 Semantics:
6255 """"""""""
6256
6257 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6258 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6259 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6260 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6261
6262 Example:
6263 """"""""
6264
6265 .. code-block:: llvm
6266
6267       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6268
6269 .. _bitwiseops:
6270
6271 Bitwise Binary Operations
6272 -------------------------
6273
6274 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6275 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6276 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6277 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6278 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6279
6280 '``shl``' Instruction
6281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6282
6283 Syntax:
6284 """""""
6285
6286 ::
6287
6288       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6289       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6290       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6291       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6292
6293 Overview:
6294 """""""""
6295
6296 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6297 a specified number of bits.
6298
6299 Arguments:
6300 """"""""""
6301
6302 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6303 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6304 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6305
6306 Semantics:
6307 """"""""""
6308
6309 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6310 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6311 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6312 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6313 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6314 in ``op2``.
6315
6316 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6317 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6318 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6319 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6320 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6321 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6322 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6323
6324 Example:
6325 """"""""
6326
6327 .. code-block:: llvm
6328
6329       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6330       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6331       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6332       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6333       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6334
6335 '``lshr``' Instruction
6336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6337
6338 Syntax:
6339 """""""
6340
6341 ::
6342
6343       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6344       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6345
6346 Overview:
6347 """""""""
6348
6349 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6350 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6351
6352 Arguments:
6353 """"""""""
6354
6355 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6356 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6357 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6358
6359 Semantics:
6360 """"""""""
6361
6362 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6363 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6364 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6365 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6366 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6367 corresponding shift amount in ``op2``.
6368
6369 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6370 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6371 non-zero.
6372
6373 Example:
6374 """"""""
6375
6376 .. code-block:: llvm
6377
6378       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6379       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6380       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6381       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6382       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6383       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6384
6385 '``ashr``' Instruction
6386 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6387
6388 Syntax:
6389 """""""
6390
6391 ::
6392
6393       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6394       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6395
6396 Overview:
6397 """""""""
6398
6399 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6400 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6401 extension.
6402
6403 Arguments:
6404 """"""""""
6405
6406 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6407 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6408 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6409
6410 Semantics:
6411 """"""""""
6412
6413 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6414 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6415 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6416 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6417 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6418 corresponding shift amount in ``op2``.
6419
6420 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6421 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6422 non-zero.
6423
6424 Example:
6425 """"""""
6426
6427 .. code-block:: llvm
6428
6429       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6430       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6431       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6432       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6433       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6434       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6435
6436 '``and``' Instruction
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6438
6439 Syntax:
6440 """""""
6441
6442 ::
6443
6444       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6445
6446 Overview:
6447 """""""""
6448
6449 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6450 operands.
6451
6452 Arguments:
6453 """"""""""
6454
6455 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6456 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6457 arguments must have identical types.
6458
6459 Semantics:
6460 """"""""""
6461
6462 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6463
6464 +-----+-----+-----+
6465 | In0 | In1 | Out |
6466 +-----+-----+-----+
6467 |   0 |   0 |   0 |
6468 +-----+-----+-----+
6469 |   0 |   1 |   0 |
6470 +-----+-----+-----+
6471 |   1 |   0 |   0 |
6472 +-----+-----+-----+
6473 |   1 |   1 |   1 |
6474 +-----+-----+-----+
6475
6476 Example:
6477 """"""""
6478
6479 .. code-block:: llvm
6480
6481       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6482       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6483       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6484
6485 '``or``' Instruction
6486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6487
6488 Syntax:
6489 """""""
6490
6491 ::
6492
6493       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6494
6495 Overview:
6496 """""""""
6497
6498 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6499 two operands.
6500
6501 Arguments:
6502 """"""""""
6503
6504 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6505 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6506 arguments must have identical types.
6507
6508 Semantics:
6509 """"""""""
6510
6511 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6512
6513 +-----+-----+-----+
6514 | In0 | In1 | Out |
6515 +-----+-----+-----+
6516 |   0 |   0 |   0 |
6517 +-----+-----+-----+
6518 |   0 |   1 |   1 |
6519 +-----+-----+-----+
6520 |   1 |   0 |   1 |
6521 +-----+-----+-----+
6522 |   1 |   1 |   1 |
6523 +-----+-----+-----+
6524
6525 Example:
6526 """"""""
6527
6528 ::
6529
6530       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6531       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6532       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6533
6534 '``xor``' Instruction
6535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6536
6537 Syntax:
6538 """""""
6539
6540 ::
6541
6542       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6543
6544 Overview:
6545 """""""""
6546
6547 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6548 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6549 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6550
6551 Arguments:
6552 """"""""""
6553
6554 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6555 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6556 arguments must have identical types.
6557
6558 Semantics:
6559 """"""""""
6560
6561 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6562
6563 +-----+-----+-----+
6564 | In0 | In1 | Out |
6565 +-----+-----+-----+
6566 |   0 |   0 |   0 |
6567 +-----+-----+-----+
6568 |   0 |   1 |   1 |
6569 +-----+-----+-----+
6570 |   1 |   0 |   1 |
6571 +-----+-----+-----+
6572 |   1 |   1 |   0 |
6573 +-----+-----+-----+
6574
6575 Example:
6576 """"""""
6577
6578 .. code-block:: llvm
6579
6580       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6581       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6582       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6583       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6584
6585 Vector Operations
6586 -----------------
6587
6588 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6589 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6590 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6591 While LLVM does directly support these vector operations, many
6592 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6593 take full advantage of a specific target.
6594
6595 .. _i_extractelement:
6596
6597 '``extractelement``' Instruction
6598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6599
6600 Syntax:
6601 """""""
6602
6603 ::
6604
6605       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6606
6607 Overview:
6608 """""""""
6609
6610 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6611 from a vector at a specified index.
6612
6613 Arguments:
6614 """"""""""
6615
6616 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6617 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6618 the position from which to extract the element. The index may be a
6619 variable of any integer type.
6620
6621 Semantics:
6622 """"""""""
6623
6624 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6625 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6626 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6627
6628 Example:
6629 """"""""
6630
6631 .. code-block:: llvm
6632
6633       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6634
6635 .. _i_insertelement:
6636
6637 '``insertelement``' Instruction
6638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6639
6640 Syntax:
6641 """""""
6642
6643 ::
6644
6645       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6646
6647 Overview:
6648 """""""""
6649
6650 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6651 vector at a specified index.
6652
6653 Arguments:
6654 """"""""""
6655
6656 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6657 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6658 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6659 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6660 index may be a variable of any integer type.
6661
6662 Semantics:
6663 """"""""""
6664
6665 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6666 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6667 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6668 undefined.
6669
6670 Example:
6671 """"""""
6672
6673 .. code-block:: llvm
6674
6675       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6676
6677 .. _i_shufflevector:
6678
6679 '``shufflevector``' Instruction
6680 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6681
6682 Syntax:
6683 """""""
6684
6685 ::
6686
6687       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6688
6689 Overview:
6690 """""""""
6691
6692 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6693 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6694 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6695
6696 Arguments:
6697 """"""""""
6698
6699 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6700 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6701 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6702 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6703 same as the element type of the first two operands.
6704
6705 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6706 constant integer or undef values.
6707
6708 Semantics:
6709 """"""""""
6710
6711 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6712 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6713 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6714 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6715 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6716 only one vector.
6717
6718 Example:
6719 """"""""
6720
6721 .. code-block:: llvm
6722
6723       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6724                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6725       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6726                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6727       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6728                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6729       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6730                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6731
6732 Aggregate Operations
6733 --------------------
6734
6735 LLVM supports several instructions for working with
6736 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6737
6738 .. _i_extractvalue:
6739
6740 '``extractvalue``' Instruction
6741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6742
6743 Syntax:
6744 """""""
6745
6746 ::
6747
6748       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6749
6750 Overview:
6751 """""""""
6752
6753 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6754 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6755
6756 Arguments:
6757 """"""""""
6758
6759 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6760 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6761 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6762 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6763
6764 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6765
6766 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6767    omitted and assumed to be zero.
6768 -  At least one index must be specified.
6769 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6770
6771 Semantics:
6772 """"""""""
6773
6774 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6775 the index operands.
6776
6777 Example:
6778 """"""""
6779
6780 .. code-block:: llvm
6781
6782       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6783
6784 .. _i_insertvalue:
6785
6786 '``insertvalue``' Instruction
6787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6788
6789 Syntax:
6790 """""""
6791
6792 ::
6793
6794       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6795
6796 Overview:
6797 """""""""
6798
6799 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6800 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6801
6802 Arguments:
6803 """"""""""
6804
6805 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6806 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6807 a first-class value to insert. The following operands are constant
6808 indices indicating the position at which to insert the value in a
6809 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6810 to insert must have the same type as the value identified by the
6811 indices.
6812
6813 Semantics:
6814 """"""""""
6815
6816 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6817 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6818 indices is that of ``elt``.
6819
6820 Example:
6821 """"""""
6822
6823 .. code-block:: llvm
6824
6825       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6826       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6827       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6828
6829 .. _memoryops:
6830
6831 Memory Access and Addressing Operations
6832 ---------------------------------------
6833
6834 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6835 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6836 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6837 memory in LLVM.
6838
6839 .. _i_alloca:
6840
6841 '``alloca``' Instruction
6842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6843
6844 Syntax:
6845 """""""
6846
6847 ::
6848
6849       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6850
6851 Overview:
6852 """""""""
6853
6854 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6855 currently executing function, to be automatically released when this
6856 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6857 generic address space (address space zero).
6858
6859 Arguments:
6860 """"""""""
6861
6862 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6863 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6864 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6865 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6866 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6867 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6868 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6869 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6870 boundary compatible with the type.
6871
6872 '``type``' may be any sized type.
6873
6874 Semantics:
6875 """"""""""
6876
6877 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6878 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6879 memory is automatically released when the function returns. The
6880 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6881 variables that must have an address available. When the function returns
6882 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6883 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6884 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6885 is not specified.
6886
6887 Example:
6888 """"""""
6889
6890 .. code-block:: llvm
6891
6892       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6893       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6894       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6895       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6896
6897 .. _i_load:
6898
6899 '``load``' Instruction
6900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6901
6902 Syntax:
6903 """""""
6904
6905 ::
6906
6907       <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>]
6908       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6909       !<index> = !{ i32 1 }
6910       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6911       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6912
6913 Overview:
6914 """""""""
6915
6916 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6917
6918 Arguments:
6919 """"""""""
6920
6921 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6922 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6923 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6924 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6925 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6926 operations <volatile>`.
6927
6928 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6929 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6930 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6931 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6932 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6933 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6934 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6935 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6936 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6937 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6938 any defined semantics for atomic loads.
6939
6940 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6941 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6942 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6943 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6944 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6945 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6946 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6947 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6948
6949 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6950 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6951 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6952 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6953 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6954 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6955 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6956
6957 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6958 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6959 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6960 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6961 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6962 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6963 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6964 its value is henceforth unchanging.
6965
6966 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6967  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6968
6969 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6970 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6971 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6972 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6973 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6974 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6975 to loads of a pointer type.
6976
6977 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6978 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6979 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6980 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6981 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6982 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6983 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6984 to loads of a pointer type.
6985
6986 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6987 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6988 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6989 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6990 dereferenceable or null.
6991 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6992 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6993 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6994 to loads of a pointer type.
6995
6996 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6997 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6998 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6999 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7000 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7001 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7002 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7003
7004 Semantics:
7005 """"""""""
7006
7007 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7008 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7009 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7010 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7011 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7012 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7013 written using a store of the same type.
7014
7015 Examples:
7016 """""""""
7017
7018 .. code-block:: llvm
7019
7020       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7021       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7022       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7023
7024 .. _i_store:
7025
7026 '``store``' Instruction
7027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7028
7029 Syntax:
7030 """""""
7031
7032 ::
7033
7034       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7035       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7036
7037 Overview:
7038 """""""""
7039
7040 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7041
7042 Arguments:
7043 """"""""""
7044
7045 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
7046 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7047 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7048 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7049 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7050 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7051 operations <volatile>`.
7052
7053 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7054 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7055 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7056 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7057 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7058 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7059 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7060 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7061 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7062 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7063 have any defined semantics for atomic stores.
7064
7065 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7066 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7067 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7068 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7069 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7070 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7071 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7072 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7073
7074 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7075 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7076 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7077 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7078 be reused in the cache. The code generator may select special
7079 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7080 x86.
7081
7082 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7083 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7084
7085 Semantics:
7086 """"""""""
7087
7088 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7089 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7090 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7091 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7092 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7093 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7094 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7095 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7096
7097 Example:
7098 """"""""
7099
7100 .. code-block:: llvm
7101
7102       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7103       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7104       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7105
7106 .. _i_fence:
7107
7108 '``fence``' Instruction
7109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7110
7111 Syntax:
7112 """""""
7113
7114 ::
7115
7116       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7117
7118 Overview:
7119 """""""""
7120
7121 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7122 between operations.
7123
7124 Arguments:
7125 """"""""""
7126
7127 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7128 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7129 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7130
7131 Semantics:
7132 """"""""""
7133
7134 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7135 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7136 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7137 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7138 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7139 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7140 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7141 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7142 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7143 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7144 *happens-before* edge.
7145
7146 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7147 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7148 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7149
7150 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7151 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7152 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7153
7154 Example:
7155 """"""""
7156
7157 .. code-block:: llvm
7158
7159       fence acquire                          ; yields void
7160       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7161
7162 .. _i_cmpxchg:
7163
7164 '``cmpxchg``' Instruction
7165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7166
7167 Syntax:
7168 """""""
7169
7170 ::
7171
7172       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7173
7174 Overview:
7175 """""""""
7176
7177 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7178 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7179 equal, it tries to store a new value into the memory.
7180
7181 Arguments:
7182 """"""""""
7183
7184 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7185 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7186 address, and a new value to place at that address if the compared values
7187 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7188 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7189 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7190 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7191 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7192 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7193 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7194
7195 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7196 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7197 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7198 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7199 ``release`` or ``acq_rel``.
7200
7201 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7202 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7203 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7204 respect to all other code in the system.
7205
7206 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7207 equal to the size in memory of the operand.
7208
7209 Semantics:
7210 """"""""""
7211
7212 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7213 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7214 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7215 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7216
7217 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7218 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7219 matched.
7220
7221 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7222 if the value loaded equals ``cmp``.
7223
7224 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7225 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7226 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7227
7228 Example:
7229 """"""""
7230
7231 .. code-block:: llvm
7232
7233     entry:
7234       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7235       br label %loop
7236
7237     loop:
7238       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7239       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7240       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7241       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7242       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7243       br i1 %success, label %done, label %loop
7244
7245     done:
7246       ...
7247
7248 .. _i_atomicrmw:
7249
7250 '``atomicrmw``' Instruction
7251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7252
7253 Syntax:
7254 """""""
7255
7256 ::
7257
7258       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7259
7260 Overview:
7261 """""""""
7262
7263 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7264
7265 Arguments:
7266 """"""""""
7267
7268 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7269 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7270 operation. The operation must be one of the following keywords:
7271
7272 -  xchg
7273 -  add
7274 -  sub
7275 -  and
7276 -  nand
7277 -  or
7278 -  xor
7279 -  max
7280 -  min
7281 -  umax
7282 -  umin
7283
7284 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7285 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7286 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7287 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7288 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7289 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7290 operations <volatile>`.
7291
7292 Semantics:
7293 """"""""""
7294
7295 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7296 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7297 value at the location is returned. The modification is specified by the
7298 operation argument:
7299
7300 -  xchg: ``*ptr = val``
7301 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7302 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7303 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7304 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7305 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7306 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7307 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7308 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7309 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7310    comparison)
7311 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7312    comparison)
7313
7314 Example:
7315 """"""""
7316
7317 .. code-block:: llvm
7318
7319       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7320
7321 .. _i_getelementptr:
7322
7323 '``getelementptr``' Instruction
7324 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7325
7326 Syntax:
7327 """""""
7328
7329 ::
7330
7331       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7332       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7333       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7334
7335 Overview:
7336 """""""""
7337
7338 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7339 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7340 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7341 be used to calculate a vector of such addresses.
7342
7343 Arguments:
7344 """"""""""
7345
7346 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7347 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7348 base address to start from. The remaining arguments are indices
7349 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7350 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7351 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7352 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7353 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7354 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7355 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7356 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7357 would require loading the pointer before continuing calculation.
7358
7359 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7360 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7361 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7362 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7363 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7364 required to be constant. These integers are treated as signed values
7365 where relevant.
7366
7367 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7368 to LLVM:
7369
7370 .. code-block:: c
7371
7372     struct RT {
7373       char A;
7374       int B[10][20];
7375       char C;
7376     };
7377     struct ST {
7378       int X;
7379       double Y;
7380       struct RT Z;
7381     };
7382
7383     int *foo(struct ST *s) {
7384       return &s[1].Z.B[5][13];
7385     }
7386
7387 The LLVM code generated by Clang is:
7388
7389 .. code-block:: llvm
7390
7391     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7392     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7393
7394     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7395     entry:
7396       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7397       ret i32* %arrayidx
7398     }
7399
7400 Semantics:
7401 """"""""""
7402
7403 In the example above, the first index is indexing into the
7404 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7405 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7406 indexes into the third element of the structure, yielding a
7407 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7408 structure. The third index indexes into the second element of the
7409 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7410 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7411 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7412 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7413
7414 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7415 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7416 for the given testcase is equivalent to:
7417
7418 .. code-block:: llvm
7419
7420     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7421       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7422       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7423       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7424       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7425       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7426       ret i32* %t5
7427     }
7428
7429 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7430 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7431 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7432 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7433 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7434 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7435 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7436 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7437 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7438 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7439
7440 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7441 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7442 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7443 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7444 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7445 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7446 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7447 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7448 information.
7449
7450 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7451 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7452
7453 Example:
7454 """"""""
7455
7456 .. code-block:: llvm
7457
7458         ; yields [12 x i8]*:aptr
7459         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7460         ; yields i8*:vptr
7461         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7462         ; yields i8*:eptr
7463         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7464         ; yields i32*:iptr
7465         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7466
7467 Vector of pointers:
7468 """""""""""""""""""
7469
7470 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7471 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7472 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7473 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7474
7475 .. code-block:: llvm
7476
7477      ; All arguments are vectors:
7478      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7479      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7480
7481      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7482      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7483      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7484
7485      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7486      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7487      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7488
7489      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7490
7491 The two following instructions are equivalent:
7492
7493 .. code-block:: llvm
7494
7495      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7496        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7497        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7498        <4 x i32> %ind4,
7499        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7500
7501      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7502        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7503
7504 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7505 makes sense:
7506
7507 .. code-block:: c
7508
7509     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7510     double *A, B; int *C;
7511     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7512       A[i] = B[C[i]];
7513     }
7514
7515 .. code-block:: llvm
7516
7517     ; get pointers for 8 elements from array B
7518     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7519     ; load 8 elements from array B into A
7520     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7521          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7522
7523 Conversion Operations
7524 ---------------------
7525
7526 The instructions in this category are the conversion instructions
7527 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7528 various bit conversions on the operand.
7529
7530 '``trunc .. to``' Instruction
7531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7532
7533 Syntax:
7534 """""""
7535
7536 ::
7537
7538       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7539
7540 Overview:
7541 """""""""
7542
7543 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7544
7545 Arguments:
7546 """"""""""
7547
7548 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7549 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7550 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7551 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7552 types are not allowed.
7553
7554 Semantics:
7555 """"""""""
7556
7557 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7558 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7559 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7560 It will always truncate bits.
7561
7562 Example:
7563 """"""""
7564
7565 .. code-block:: llvm
7566
7567       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7568       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7569       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7570       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7571
7572 '``zext .. to``' Instruction
7573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7574
7575 Syntax:
7576 """""""
7577
7578 ::
7579
7580       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7581
7582 Overview:
7583 """""""""
7584
7585 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7586
7587 Arguments:
7588 """"""""""
7589
7590 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7591 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7592 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7593 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7594
7595 Semantics:
7596 """"""""""
7597
7598 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7599 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7600
7601 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7602
7603 Example:
7604 """"""""
7605
7606 .. code-block:: llvm
7607
7608       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7609       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7610       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7611
7612 '``sext .. to``' Instruction
7613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7614
7615 Syntax:
7616 """""""
7617
7618 ::
7619
7620       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7621
7622 Overview:
7623 """""""""
7624
7625 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7626
7627 Arguments:
7628 """"""""""
7629
7630 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7631 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7632 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7633 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7634
7635 Semantics:
7636 """"""""""
7637
7638 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7639 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7640 of the type ``ty2``.
7641
7642 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7643
7644 Example:
7645 """"""""
7646
7647 .. code-block:: llvm
7648
7649       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7650       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7651       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7652
7653 '``fptrunc .. to``' Instruction
7654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7655
7656 Syntax:
7657 """""""
7658
7659 ::
7660
7661       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7662
7663 Overview:
7664 """""""""
7665
7666 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7667
7668 Arguments:
7669 """"""""""
7670
7671 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7672 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7673 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7674 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7675
7676 Semantics:
7677 """"""""""
7678
7679 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7680 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7681 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7682 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7683 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7684 round to zero) is undefined.
7685
7686 Example:
7687 """"""""
7688
7689 .. code-block:: llvm
7690
7691       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7692       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7693
7694 '``fpext .. to``' Instruction
7695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7696
7697 Syntax:
7698 """""""
7699
7700 ::
7701
7702       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7703
7704 Overview:
7705 """""""""
7706
7707 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7708 point value.
7709
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7712
7713 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7714 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7715 to. The source type must be smaller than the destination type.
7716
7717 Semantics:
7718 """"""""""
7719
7720 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7721 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7722 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7723 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7724 *no-op cast* for a floating point cast.
7725
7726 Example:
7727 """"""""
7728
7729 .. code-block:: llvm
7730
7731       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7732       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7733
7734 '``fptoui .. to``' Instruction
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7736
7737 Syntax:
7738 """""""
7739
7740 ::
7741
7742       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7743
7744 Overview:
7745 """""""""
7746
7747 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7748 integer equivalent of type ``ty2``.
7749
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7752
7753 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7754 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7755 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7756 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7757 type with the same number of elements as ``ty``
7758
7759 Semantics:
7760 """"""""""
7761
7762 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7763 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7764 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7765 are undefined.
7766
7767 Example:
7768 """"""""
7769
7770 .. code-block:: llvm
7771
7772       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7773       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7774       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7775
7776 '``fptosi .. to``' Instruction
7777 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7778
7779 Syntax:
7780 """""""
7781
7782 ::
7783
7784       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7785
7786 Overview:
7787 """""""""
7788
7789 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7790 ``value`` to type ``ty2``.
7791
7792 Arguments:
7793 """"""""""
7794
7795 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7796 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7797 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7798 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7799 type with the same number of elements as ``ty``
7800
7801 Semantics:
7802 """"""""""
7803
7804 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7805 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7806 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7807 are undefined.
7808
7809 Example:
7810 """"""""
7811
7812 .. code-block:: llvm
7813
7814       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7815       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7816       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7817
7818 '``uitofp .. to``' Instruction
7819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7820
7821 Syntax:
7822 """""""
7823
7824 ::
7825
7826       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7827
7828 Overview:
7829 """""""""
7830
7831 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7832 and converts that value to the ``ty2`` type.
7833
7834 Arguments:
7835 """"""""""
7836
7837 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7838 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7839 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7840 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7841 type with the same number of elements as ``ty``
7842
7843 Semantics:
7844 """"""""""
7845
7846 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7847 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7848 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7849 are undefined.
7850
7851 Example:
7852 """"""""
7853
7854 .. code-block:: llvm
7855
7856       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7857       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7858
7859 '``sitofp .. to``' Instruction
7860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7861
7862 Syntax:
7863 """""""
7864
7865 ::
7866
7867       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7868
7869 Overview:
7870 """""""""
7871
7872 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7873 converts that value to the ``ty2`` type.
7874
7875 Arguments:
7876 """"""""""
7877
7878 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7879 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7880 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7881 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7882 type with the same number of elements as ``ty``
7883
7884 Semantics:
7885 """"""""""
7886
7887 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7888 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7889 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7890 undefined.
7891
7892 Example:
7893 """"""""
7894
7895 .. code-block:: llvm
7896
7897       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7898       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7899
7900 .. _i_ptrtoint:
7901
7902 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7904
7905 Syntax:
7906 """""""
7907
7908 ::
7909
7910       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7911
7912 Overview:
7913 """""""""
7914
7915 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7916 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7917
7918 Arguments:
7919 """"""""""
7920
7921 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7922 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7923 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7924 a vector of integers type.
7925
7926 Semantics:
7927 """"""""""
7928
7929 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7930 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7931 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7932 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7933 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7934 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7935 change.
7936
7937 Example:
7938 """"""""
7939
7940 .. code-block:: llvm
7941
7942       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7943       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7944       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7945
7946 .. _i_inttoptr:
7947
7948 '``inttoptr .. to``' Instruction
7949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7950
7951 Syntax:
7952 """""""
7953
7954 ::
7955
7956       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7957
7958 Overview:
7959 """""""""
7960
7961 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7962 pointer type, ``ty2``.
7963
7964 Arguments:
7965 """"""""""
7966
7967 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7968 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7969 type.
7970
7971 Semantics:
7972 """"""""""
7973
7974 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7975 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7976 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7977 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7978 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7979 nothing is done (*no-op cast*).
7980
7981 Example:
7982 """"""""
7983
7984 .. code-block:: llvm
7985
7986       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7987       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7988       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7989       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7990
7991 .. _i_bitcast:
7992
7993 '``bitcast .. to``' Instruction
7994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7995
7996 Syntax:
7997 """""""
7998
7999 ::
8000
8001       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8002
8003 Overview:
8004 """""""""
8005
8006 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8007 changing any bits.
8008
8009 Arguments:
8010 """"""""""
8011
8012 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8013 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8014 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8015 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8016 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8017 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8018 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8019 long as they have the same size).
8020
8021 Semantics:
8022 """"""""""
8023
8024 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8025 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8026 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8027 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8028 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8029 pointers) types with the same address space through this instruction.
8030 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8031 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8032
8033 Example:
8034 """"""""
8035
8036 .. code-block:: llvm
8037
8038       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8039       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8040       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8041       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8042
8043 .. _i_addrspacecast:
8044
8045 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8047
8048 Syntax:
8049 """""""
8050
8051 ::
8052
8053       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8054
8055 Overview:
8056 """""""""
8057
8058 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8059 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8060
8061 Arguments:
8062 """"""""""
8063
8064 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8065 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8066 address space.
8067
8068 Semantics:
8069 """"""""""
8070
8071 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8072 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8073 value modification, depending on the target and the address space
8074 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8075 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8076 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8077 location.
8078
8079 Example:
8080 """"""""
8081
8082 .. code-block:: llvm
8083
8084       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8085       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8086       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8087
8088 .. _otherops:
8089
8090 Other Operations
8091 ----------------
8092
8093 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8094 which defy better classification.
8095
8096 .. _i_icmp:
8097
8098 '``icmp``' Instruction
8099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8100
8101 Syntax:
8102 """""""
8103
8104 ::
8105
8106       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8107
8108 Overview:
8109 """""""""
8110
8111 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8112 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8113 pointer, or pointer vector operands.
8114
8115 Arguments:
8116 """"""""""
8117
8118 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8119 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8120 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8121
8122 #. ``eq``: equal
8123 #. ``ne``: not equal
8124 #. ``ugt``: unsigned greater than
8125 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8126 #. ``ult``: unsigned less than
8127 #. ``ule``: unsigned less or equal
8128 #. ``sgt``: signed greater than
8129 #. ``sge``: signed greater or equal
8130 #. ``slt``: signed less than
8131 #. ``sle``: signed less or equal
8132
8133 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8134 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8135 must also be identical types.
8136
8137 Semantics:
8138 """"""""""
8139
8140 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8141 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8142 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8143
8144 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8145    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8146 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8147    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8148 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8149    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8150 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8151    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8152 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8153    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8154 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8155    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8156 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8157    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8158 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8159    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8160 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8161    if ``op1`` is less than ``op2``.
8162 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8163    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8164
8165 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8166 are compared as if they were integers.
8167
8168 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8169 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8170 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8171
8172 Example:
8173 """"""""
8174
8175 .. code-block:: llvm
8176
8177       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8178       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8179       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8180       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8181       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8182       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8183
8184 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8185 ``icmp`` instruction.
8186
8187 .. _i_fcmp:
8188
8189 '``fcmp``' Instruction
8190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8191
8192 Syntax:
8193 """""""
8194
8195 ::
8196
8197       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8198
8199 Overview:
8200 """""""""
8201
8202 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8203 values based on comparison of its operands.
8204
8205 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8206 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8207
8208 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8209 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8210 compared.
8211
8212 Arguments:
8213 """"""""""
8214
8215 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8216 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8217 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8218
8219 #. ``false``: no comparison, always returns false
8220 #. ``oeq``: ordered and equal
8221 #. ``ogt``: ordered and greater than
8222 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8223 #. ``olt``: ordered and less than
8224 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8225 #. ``one``: ordered and not equal
8226 #. ``ord``: ordered (no nans)
8227 #. ``ueq``: unordered or equal
8228 #. ``ugt``: unordered or greater than
8229 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8230 #. ``ult``: unordered or less than
8231 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8232 #. ``une``: unordered or not equal
8233 #. ``uno``: unordered (either nans)
8234 #. ``true``: no comparison, always returns true
8235
8236 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8237 that either operand may be a QNAN.
8238
8239 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8240 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8241 type. They must have identical types.
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8247 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8248 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8249 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8250
8251 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8252 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8253    is equal to ``op2``.
8254 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8255    is greater than ``op2``.
8256 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8257    is greater than or equal to ``op2``.
8258 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8259    is less than ``op2``.
8260 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8261    is less than or equal to ``op2``.
8262 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8263    is not equal to ``op2``.
8264 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8265 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8266    equal to ``op2``.
8267 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8268    greater than ``op2``.
8269 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8270    greater than or equal to ``op2``.
8271 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8272    less than ``op2``.
8273 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8274    less than or equal to ``op2``.
8275 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8276    not equal to ``op2``.
8277 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8278 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8279
8280 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8281 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8282 otherwise unsafe floating point optimizations.
8283
8284 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8285 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8286 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8287 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8288
8289 Example:
8290 """"""""
8291
8292 .. code-block:: llvm
8293
8294       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8295       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8296       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8297       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8298
8299 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8300 ``fcmp`` instruction.
8301
8302 .. _i_phi:
8303
8304 '``phi``' Instruction
8305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8306
8307 Syntax:
8308 """""""
8309
8310 ::
8311
8312       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8313
8314 Overview:
8315 """""""""
8316
8317 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8318 graph representing the function.
8319
8320 Arguments:
8321 """"""""""
8322
8323 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8324 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8325 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8326 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8327 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8328 label arguments.
8329
8330 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8331 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8332 block.
8333
8334 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8335 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8336 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8337 instruction's return value on the same edge).
8338
8339 Semantics:
8340 """"""""""
8341
8342 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8343 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8344 executed just prior to the current block.
8345
8346 Example:
8347 """"""""
8348
8349 .. code-block:: llvm
8350
8351     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8352       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8353       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8354       br label %Loop
8355
8356 .. _i_select:
8357
8358 '``select``' Instruction
8359 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8360
8361 Syntax:
8362 """""""
8363
8364 ::
8365
8366       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8367
8368       selty is either i1 or {<N x i1>}
8369
8370 Overview:
8371 """""""""
8372
8373 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8374 condition, without IR-level branching.
8375
8376 Arguments:
8377 """"""""""
8378
8379 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8380 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8381 class <t_firstclass>` type.
8382
8383 Semantics:
8384 """"""""""
8385
8386 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8387 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8388 argument.
8389
8390 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8391 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8392
8393 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8394 same size, then an entire vector is selected.
8395
8396 Example:
8397 """"""""
8398
8399 .. code-block:: llvm
8400
8401       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8402
8403 .. _i_call:
8404
8405 '``call``' Instruction
8406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8407
8408 Syntax:
8409 """""""
8410
8411 ::
8412
8413       <result> = [tail | musttail | notail ] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8414                    [ operand bundles ]
8415
8416 Overview:
8417 """""""""
8418
8419 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8420
8421 Arguments:
8422 """"""""""
8423
8424 This instruction requires several arguments:
8425
8426 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8427    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8428    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8429    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8430    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8431
8432    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8433       recursive cycle in the call graph.
8434    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8435       forwarded in place.
8436
8437    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8438    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8439    rules:
8440
8441    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8442      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8443    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8444      produced by the call or void.
8445    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8446      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8447      in address space.
8448    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8449    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8450      returned, and inalloca, must match.
8451    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8452      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8453      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8454
8455    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8456    the following conditions are met:
8457
8458    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8459    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8460       uses value of call or is void).
8461    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8462       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8463    -  `Platform-specific constraints are
8464       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8465
8466 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8467    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8468    call optimization from being performed on the call.
8469
8470 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8471    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8472    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8473    calling convention of the call must match the calling convention of
8474    the target function, or else the behavior is undefined.
8475 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8476    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8477    are valid here.
8478 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8479    type of the return value. Functions that return no value are marked
8480    ``void``.
8481 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8482    being invoked. The argument types must match the types implied by
8483    this signature. This type can be omitted if the function is not
8484    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8485    function.
8486 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8487    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8488    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8489    to function value.
8490 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8491    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8492    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8493    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8494    extra arguments can be specified.
8495 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8496    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8497    attributes are valid here.
8498 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8499
8500 Semantics:
8501 """"""""""
8502
8503 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8504 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8505 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8506 flow continues with the instruction after the function call, and the
8507 return value of the function is bound to the result argument.
8508
8509 Example:
8510 """"""""
8511
8512 .. code-block:: llvm
8513
8514       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8515       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8516       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8517       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8518       call void %foo(i8 97 signext)
8519
8520       %struct.A = type { i32, i8 }
8521       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8522       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8523       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8524       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8525       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8526
8527 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8528 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8529 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8530 This is something we'd like to change in the future to provide better
8531 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8532
8533 .. _i_va_arg:
8534
8535 '``va_arg``' Instruction
8536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8537
8538 Syntax:
8539 """""""
8540
8541 ::
8542
8543       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8544
8545 Overview:
8546 """""""""
8547
8548 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8549 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8550 the ``va_arg`` macro in C.
8551
8552 Arguments:
8553 """"""""""
8554
8555 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8556 argument. It returns a value of the specified argument type and
8557 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8558 type of ``va_list`` is target specific.
8559
8560 Semantics:
8561 """"""""""
8562
8563 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8564 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8565 the next argument. For more information, see the variable argument
8566 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8567
8568 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8569 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8570 function.
8571
8572 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8573 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8574
8575 Example:
8576 """"""""
8577
8578 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8579
8580 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8581 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8582 types on any target.
8583
8584 .. _i_landingpad:
8585
8586 '``landingpad``' Instruction
8587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8588
8589 Syntax:
8590 """""""
8591
8592 ::
8593
8594       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8595       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8596
8597       <clause> := catch <type> <value>
8598       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8599
8600 Overview:
8601 """""""""
8602
8603 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8604 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8605 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8606 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8607 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8608 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8609
8610 Arguments:
8611 """"""""""
8612
8613 The optional
8614 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8615
8616 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8617 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8618 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8619 clause takes an array constant as its argument. Use
8620 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8621 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8622 the ``cleanup`` flag.
8623
8624 Semantics:
8625 """"""""""
8626
8627 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8628 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8629 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8630 calling conventions, how the personality function results are
8631 represented in LLVM IR is target specific.
8632
8633 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8634 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8635 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8636 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8637 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8638 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8639 unwinding continues further up the call stack.
8640
8641 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8642
8643 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8644    of an '``invoke``' instruction.
8645 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8646    first non-PHI instruction.
8647 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8648    pad block.
8649 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8650    '``landingpad``' instruction.
8651
8652 Example:
8653 """"""""
8654
8655 .. code-block:: llvm
8656
8657       ;; A landing pad which can catch an integer.
8658       %res = landingpad { i8*, i32 }
8659                catch i8** @_ZTIi
8660       ;; A landing pad that is a cleanup.
8661       %res = landingpad { i8*, i32 }
8662                cleanup
8663       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8664       %res = landingpad { i8*, i32 }
8665                catch i8** @_ZTIi
8666                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8667
8668 .. _i_cleanuppad:
8669
8670 '``cleanuppad``' Instruction
8671 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8672
8673 Syntax:
8674 """""""
8675
8676 ::
8677
8678       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8679
8680 Overview:
8681 """""""""
8682
8683 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8684 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8685 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8686 transfer control to run cleanup actions.
8687 The ``args`` correspond to whatever additional
8688 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8689 execute the cleanup.
8690 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8691 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8692 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8693
8694 Arguments:
8695 """"""""""
8696
8697 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8698 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8699
8700 Semantics:
8701 """"""""""
8702
8703 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8704 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8705 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8706 As with calling conventions, how the personality function results are
8707 represented in LLVM IR is target specific.
8708
8709 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8710
8711 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8712    an exceptional instruction.
8713 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8714    first non-PHI instruction.
8715 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8716    cleanup block.
8717 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8718    '``cleanuppad``' instruction.
8719 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8720    must have the same exceptional successor.
8721 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8722    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8723    consumes the ``cleanuppad``.
8724 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8725    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8726    consumes the ``cleanuppad``.
8727
8728 Example:
8729 """"""""
8730
8731 .. code-block:: llvm
8732
8733       %tok = cleanuppad []
8734
8735 .. _intrinsics:
8736
8737 Intrinsic Functions
8738 ===================
8739
8740 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8741 have well known names and semantics and are required to follow certain
8742 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8743 for the LLVM language that does not require changing all of the
8744 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8745 reader/writer, the parser, etc...).
8746
8747 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8748 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8749 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8750 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8751 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8752 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8753 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8754 are added that they be documented here.
8755
8756 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8757 represents a family of functions that perform the same operation but on
8758 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8759 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8760 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8761 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8762 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8763 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8764 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8765 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8766 argument or the result.
8767
8768 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8769 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8770 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8771 whose type is matched against another type do not. For example, the
8772 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8773 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8774 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8775 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8776 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8777 type is matched against the return type, it does not require its own
8778 name suffix.
8779
8780 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8781 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8782
8783 .. _int_varargs:
8784
8785 Variable Argument Handling Intrinsics
8786 -------------------------------------
8787
8788 Variable argument support is defined in LLVM with the
8789 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8790 functions. These functions are related to the similarly named macros
8791 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8792
8793 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8794 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8795 does not define what this type is, so all transformations should be
8796 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8797
8798 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8799 variable argument handling intrinsic functions are used.
8800
8801 .. code-block:: llvm
8802
8803     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8804     ; it is merely an i8*.
8805     %struct.va_list = type { i8* }
8806
8807     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8808     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8809
8810     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8811       ; Initialize variable argument processing
8812       %ap = alloca %struct.va_list
8813       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8814       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8815
8816       ; Read a single integer argument
8817       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8818
8819       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8820       %aq = alloca i8*
8821       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8822       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8823       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8824
8825       ; Stop processing of arguments.
8826       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8827       ret i32 %tmp
8828     }
8829
8830     declare void @llvm.va_start(i8*)
8831     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8832     declare void @llvm.va_end(i8*)
8833
8834 .. _int_va_start:
8835
8836 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8837 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8838
8839 Syntax:
8840 """""""
8841
8842 ::
8843
8844       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8845
8846 Overview:
8847 """""""""
8848
8849 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8850 subsequent use by ``va_arg``.
8851
8852 Arguments:
8853 """"""""""
8854
8855 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8856
8857 Semantics:
8858 """"""""""
8859
8860 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8861 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8862 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8863 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8864 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8865 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8866 that out.
8867
8868 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8870
8871 Syntax:
8872 """""""
8873
8874 ::
8875
8876       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8877
8878 Overview:
8879 """""""""
8880
8881 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8882 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8883
8884 Arguments:
8885 """"""""""
8886
8887 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8888
8889 Semantics:
8890 """"""""""
8891
8892 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8893 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8894 element to which the argument points. Calls to
8895 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8896 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8897 ``llvm.va_end``.
8898
8899 .. _int_va_copy:
8900
8901 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8903
8904 Syntax:
8905 """""""
8906
8907 ::
8908
8909       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8910
8911 Overview:
8912 """""""""
8913
8914 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8915 from the source argument list to the destination argument list.
8916
8917 Arguments:
8918 """"""""""
8919
8920 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8921 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8922
8923 Semantics:
8924 """"""""""
8925
8926 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8927 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8928 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8929 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8930 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8931
8932 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8933 --------------------------------------
8934
8935 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8936 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8937 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8938 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8939
8940 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8941 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8942 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8943 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8944 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8945 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8946
8947 Experimental Statepoint Intrinsics
8948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8949
8950 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8951 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8952 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8953 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8954 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8955 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8956 described in :doc:`Statepoints`.
8957
8958 .. _int_gcroot:
8959
8960 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8962
8963 Syntax:
8964 """""""
8965
8966 ::
8967
8968       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8969
8970 Overview:
8971 """""""""
8972
8973 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8974 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8975
8976 Arguments:
8977 """"""""""
8978
8979 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8980 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8981 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8982 root.
8983
8984 Semantics:
8985 """"""""""
8986
8987 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8988 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8989 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8990 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8991 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8992
8993 .. _int_gcread:
8994
8995 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8997
8998 Syntax:
8999 """""""
9000
9001 ::
9002
9003       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9004
9005 Overview:
9006 """""""""
9007
9008 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9009 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9010 barriers.
9011
9012 Arguments:
9013 """"""""""
9014
9015 The second argument is the address to read from, which should be an
9016 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9017 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9018 runtime (otherwise null).
9019
9020 Semantics:
9021 """"""""""
9022
9023 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9024 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9025 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9026 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9027 algorithm <gc>`.
9028
9029 .. _int_gcwrite:
9030
9031 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9032 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9033
9034 Syntax:
9035 """""""
9036
9037 ::
9038
9039       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9040
9041 Overview:
9042 """""""""
9043
9044 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9045 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9046 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9047
9048 Arguments:
9049 """"""""""
9050
9051 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9052 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9053 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9054 object, Obj may be null.
9055
9056 Semantics:
9057 """"""""""
9058
9059 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9060 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9061 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9062 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9063 algorithm <gc>`.
9064
9065 Code Generator Intrinsics
9066 -------------------------
9067
9068 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9069 may only be implemented with code generator support.
9070
9071 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9073
9074 Syntax:
9075 """""""
9076
9077 ::
9078
9079       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9080
9081 Overview:
9082 """""""""
9083
9084 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9085 target-specific value indicating the return address of the current
9086 function or one of its callers.
9087
9088 Arguments:
9089 """"""""""
9090
9091 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9092 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9093 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9094 value.
9095
9096 Semantics:
9097 """"""""""
9098
9099 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9100 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9101 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9102 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9103 used for debugging purposes.
9104
9105 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9106 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9107 of the obvious source-language caller.
9108
9109 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9110 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9111
9112 Syntax:
9113 """""""
9114
9115 ::
9116
9117       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9118
9119 Overview:
9120 """""""""
9121
9122 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9123 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9124
9125 Arguments:
9126 """"""""""
9127
9128 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9129 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9130 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9131 value.
9132
9133 Semantics:
9134 """"""""""
9135
9136 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9137 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9138 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9139 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9140 used for debugging purposes.
9141
9142 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9143 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9144 of the obvious source-language caller.
9145
9146 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9147 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9148
9149 Syntax:
9150 """""""
9151
9152 ::
9153
9154       declare void @llvm.localescape(...)
9155       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9156
9157 Overview:
9158 """""""""
9159
9160 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9161 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9162 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9163 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9164
9165 Arguments:
9166 """"""""""
9167
9168 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9169 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9170 once, and it can only do so from the entry block.
9171
9172 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9173 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9174 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9175 other modules.
9176
9177 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9178 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9179 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9180 pointer in platform-specific ways.
9181
9182 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9183 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9184
9185 Semantics:
9186 """"""""""
9187
9188 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9189 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9190 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9191 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9192 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9193 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9194 '``llvm.localrecover``'.
9195
9196 .. _int_read_register:
9197 .. _int_write_register:
9198
9199 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9201
9202 Syntax:
9203 """""""
9204
9205 ::
9206
9207       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9208       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9209       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9210       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9211       !0 = !{!"sp\00"}
9212
9213 Overview:
9214 """""""""
9215
9216 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9217 provides access to the named register. The register must be valid on
9218 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9219 with the register being read.
9220
9221 Semantics:
9222 """"""""""
9223
9224 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9225 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9226 the current value of the register, where possible.
9227
9228 This is useful to implement named register global variables that need
9229 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9230 bare-metal programs including OS kernels.
9231
9232 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9233 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9234 allocatable registers are not supported.
9235
9236 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9237 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9238 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9239 registers.
9240
9241 .. _int_stacksave:
9242
9243 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9245
9246 Syntax:
9247 """""""
9248
9249 ::
9250
9251       declare i8* @llvm.stacksave()
9252
9253 Overview:
9254 """""""""
9255
9256 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9257 of the function stack, for use with
9258 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9259 implementing language features like scoped automatic variable sized
9260 arrays in C99.
9261
9262 Semantics:
9263 """"""""""
9264
9265 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9266 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9267 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9268 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9269 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9270 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9271 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9272
9273 .. _int_stackrestore:
9274
9275 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9277
9278 Syntax:
9279 """""""
9280
9281 ::
9282
9283       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9284
9285 Overview:
9286 """""""""
9287
9288 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9289 the function stack to the state it was in when the corresponding
9290 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9291 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9292 sized arrays in C99.
9293
9294 Semantics:
9295 """"""""""
9296
9297 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9298
9299 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9301
9302 Syntax:
9303 """""""
9304
9305 ::
9306
9307       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9308
9309 Overview:
9310 """""""""
9311
9312 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9313 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9314 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9315 its performance characteristics.
9316
9317 Arguments:
9318 """"""""""
9319
9320 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9321 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9322 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9323 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9324 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9325 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9326 arguments must be constant integers.
9327
9328 Semantics:
9329 """"""""""
9330
9331 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9332 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9333 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9334 the processor cache for better performance.
9335
9336 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9338
9339 Syntax:
9340 """""""
9341
9342 ::
9343
9344       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9345
9346 Overview:
9347 """""""""
9348
9349 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9350 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9351 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9352 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9353 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9354 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9355 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9356 allow correlations of simulation runs.
9357
9358 Arguments:
9359 """"""""""
9360
9361 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9362
9363 Semantics:
9364 """"""""""
9365
9366 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9367 that do not support this intrinsic may ignore it.
9368
9369 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9371
9372 Syntax:
9373 """""""
9374
9375 ::
9376
9377       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9378
9379 Overview:
9380 """""""""
9381
9382 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9383 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9384 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9385 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9386 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9387 timings.
9388
9389 Semantics:
9390 """"""""""
9391
9392 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9393 memory. Implementations are allowed to either return a application
9394 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9395 is lowered to a constant 0.
9396
9397 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9398 running at and the host platform.
9399
9400 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9402
9403 Syntax:
9404 """""""
9405
9406 ::
9407
9408       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9409
9410 Overview:
9411 """""""""
9412
9413 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9414 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9415 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9416 flushes the instruction cache.
9417
9418 Semantics:
9419 """"""""""
9420
9421 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9422 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9423 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9424 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9425 privileges.
9426
9427 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9428 time library.
9429
9430 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9431 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9432
9433 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9435
9436 Syntax:
9437 """""""
9438
9439 ::
9440
9441       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9442                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9443
9444 Overview:
9445 """""""""
9446
9447 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9448 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9449 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9450 program at runtime.
9451
9452 Arguments:
9453 """"""""""
9454
9455 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9456 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9457 (mangled) function name for a set of counters.
9458
9459 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9460 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9461 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9462 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9463 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9464
9465 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9466 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9467
9468 Semantics:
9469 """"""""""
9470
9471 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9472 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9473 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9474 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9475 the ``llvm-profdata`` tool.
9476
9477 Standard C Library Intrinsics
9478 -----------------------------
9479
9480 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9481 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9482 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9483 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9484
9485 .. _int_memcpy:
9486
9487 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9489
9490 Syntax:
9491 """""""
9492
9493 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9494 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9495 support all bit widths however.
9496
9497 ::
9498
9499       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9500                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9501       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9502                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9503
9504 Overview:
9505 """""""""
9506
9507 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9508 source location to the destination location.
9509
9510 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9511 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9512 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9513
9514 Arguments:
9515 """"""""""
9516
9517 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9518 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9519 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9520 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9521 boolean indicating a volatile access.
9522
9523 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9524 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9525 are aligned to that boundary.
9526
9527 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9528 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9529 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9530
9531 Semantics:
9532 """"""""""
9533
9534 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9535 source location to the destination location, which are not allowed to
9536 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9537 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9538 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9539
9540 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9542
9543 Syntax:
9544 """""""
9545
9546 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9547 bit width and for different address space. Not all targets support all
9548 bit widths however.
9549
9550 ::
9551
9552       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9553                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9554       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9555                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9556
9557 Overview:
9558 """""""""
9559
9560 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9561 source location to the destination location. It is similar to the
9562 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9563 overlap.
9564
9565 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9566 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9567 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9568
9569 Arguments:
9570 """"""""""
9571
9572 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9573 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9574 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9575 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9576 boolean indicating a volatile access.
9577
9578 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9579 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9580 aligned to that boundary.
9581
9582 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9583 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9584 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9585
9586 Semantics:
9587 """"""""""
9588
9589 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9590 source location to the destination location, which may overlap. It
9591 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9592 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9593 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9594
9595 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9597
9598 Syntax:
9599 """""""
9600
9601 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9602 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9603 support all bit widths.
9604
9605 ::
9606
9607       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9608                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9609       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9610                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9611
9612 Overview:
9613 """""""""
9614
9615 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9616 particular byte value.
9617
9618 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9619 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9620 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9621
9622 Arguments:
9623 """"""""""
9624
9625 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9626 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9627 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9628 argument is the known alignment of the destination location.
9629
9630 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9631 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9632 that boundary.
9633
9634 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9635 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9636 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9637
9638 Semantics:
9639 """"""""""
9640
9641 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9642 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9643 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9644 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9645
9646 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9648
9649 Syntax:
9650 """""""
9651
9652 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9653 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9654 all types however.
9655
9656 ::
9657
9658       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9659       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9660       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9661       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9662       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9663
9664 Overview:
9665 """""""""
9666
9667 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9668 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9669 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9670 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9671 because there is no need to worry about errno being set).
9672 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9673
9674 Arguments:
9675 """"""""""
9676
9677 The argument and return value are floating point numbers of the same
9678 type.
9679
9680 Semantics:
9681 """"""""""
9682
9683 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9684 nonnegative floating point number.
9685
9686 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9688
9689 Syntax:
9690 """""""
9691
9692 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9693 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9694 all types however.
9695
9696 ::
9697
9698       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9699       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9700       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9701       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9702       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9703
9704 Overview:
9705 """""""""
9706
9707 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9708 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9709 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9710 used, the second argument remains a scalar integer value.
9711
9712 Arguments:
9713 """"""""""
9714
9715 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9716 raise to that power.
9717
9718 Semantics:
9719 """"""""""
9720
9721 This function returns the first value raised to the second power with an
9722 unspecified sequence of rounding operations.
9723
9724 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9726
9727 Syntax:
9728 """""""
9729
9730 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9731 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9732 all types however.
9733
9734 ::
9735
9736       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9737       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9738       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9739       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9740       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9741
9742 Overview:
9743 """""""""
9744
9745 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9746
9747 Arguments:
9748 """"""""""
9749
9750 The argument and return value are floating point numbers of the same
9751 type.
9752
9753 Semantics:
9754 """"""""""
9755
9756 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9757 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9758 conditions in the same way.
9759
9760 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9762
9763 Syntax:
9764 """""""
9765
9766 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9767 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9768 all types however.
9769
9770 ::
9771
9772       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9773       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9774       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9775       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9776       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9777
9778 Overview:
9779 """""""""
9780
9781 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9782
9783 Arguments:
9784 """"""""""
9785
9786 The argument and return value are floating point numbers of the same
9787 type.
9788
9789 Semantics:
9790 """"""""""
9791
9792 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9793 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9794 conditions in the same way.
9795
9796 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9798
9799 Syntax:
9800 """""""
9801
9802 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9803 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9804 all types however.
9805
9806 ::
9807
9808       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9809       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9810       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9811       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9812       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9813
9814 Overview:
9815 """""""""
9816
9817 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9818 specified (positive or negative) power.
9819
9820 Arguments:
9821 """"""""""
9822
9823 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9824 to raise to that power.
9825
9826 Semantics:
9827 """"""""""
9828
9829 This function returns the first value raised to the second power,
9830 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9831 handles error conditions in the same way.
9832
9833 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9835
9836 Syntax:
9837 """""""
9838
9839 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9840 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9841 all types however.
9842
9843 ::
9844
9845       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9846       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9847       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9848       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9849       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9850
9851 Overview:
9852 """""""""
9853
9854 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9855
9856 Arguments:
9857 """"""""""
9858
9859 The argument and return value are floating point numbers of the same
9860 type.
9861
9862 Semantics:
9863 """"""""""
9864
9865 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9866 would, and handles error conditions in the same way.
9867
9868 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9870
9871 Syntax:
9872 """""""
9873
9874 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9875 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9876 all types however.
9877
9878 ::
9879
9880       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9881       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9882       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9883       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9884       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9885
9886 Overview:
9887 """""""""
9888
9889 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9890
9891 Arguments:
9892 """"""""""
9893
9894 The argument and return value are floating point numbers of the same
9895 type.
9896
9897 Semantics:
9898 """"""""""
9899
9900 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9901 would, and handles error conditions in the same way.
9902
9903 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9905
9906 Syntax:
9907 """""""
9908
9909 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9910 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9911 all types however.
9912
9913 ::
9914
9915       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9916       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9917       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9918       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9919       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9920
9921 Overview:
9922 """""""""
9923
9924 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9925
9926 Arguments:
9927 """"""""""
9928
9929 The argument and return value are floating point numbers of the same
9930 type.
9931
9932 Semantics:
9933 """"""""""
9934
9935 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9936 would, and handles error conditions in the same way.
9937
9938 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9940
9941 Syntax:
9942 """""""
9943
9944 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` 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.log10.f32(float  %Val)
9951       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9952       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9953       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9954       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9955
9956 Overview:
9957 """""""""
9958
9959 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
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 same values as the libm ``log10`` functions
9971 would, and handles error conditions in the same way.
9972
9973 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9975
9976 Syntax:
9977 """""""
9978
9979 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9980 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9981 all types however.
9982
9983 ::
9984
9985       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9986       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9987       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9988       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9989       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9990
9991 Overview:
9992 """""""""
9993
9994 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9995
9996 Arguments:
9997 """"""""""
9998
9999 The argument and return value are floating point numbers of the same
10000 type.
10001
10002 Semantics:
10003 """"""""""
10004
10005 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10006 would, and handles error conditions in the same way.
10007
10008 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10010
10011 Syntax:
10012 """""""
10013
10014 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10015 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10016 all types however.
10017
10018 ::
10019
10020       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10021       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10022       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10023       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10024       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10025
10026 Overview:
10027 """""""""
10028
10029 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10030 operation.
10031
10032 Arguments:
10033 """"""""""
10034
10035 The argument and return value are floating point numbers of the same
10036 type.
10037
10038 Semantics:
10039 """"""""""
10040
10041 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10042 would, and does not set errno.
10043
10044 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10046
10047 Syntax:
10048 """""""
10049
10050 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10051 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10052 all types however.
10053
10054 ::
10055
10056       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10057       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10058       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10059       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10060       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10061
10062 Overview:
10063 """""""""
10064
10065 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10066 operand.
10067
10068 Arguments:
10069 """"""""""
10070
10071 The argument and return value are floating point numbers of the same
10072 type.
10073
10074 Semantics:
10075 """"""""""
10076
10077 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10078 would, and handles error conditions in the same way.
10079
10080 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10082
10083 Syntax:
10084 """""""
10085
10086 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10087 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10088 all types however.
10089
10090 ::
10091
10092       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10093       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10094       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10095       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10096       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10097
10098 Overview:
10099 """""""""
10100
10101 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10102 arguments.
10103
10104
10105 Arguments:
10106 """"""""""
10107
10108 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10109 type.
10110
10111 Semantics:
10112 """"""""""
10113
10114 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10115 fmin.
10116
10117 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10118 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10119 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10120 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10121
10122 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10124
10125 Syntax:
10126 """""""
10127
10128 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10129 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10130 all types however.
10131
10132 ::
10133
10134       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10135       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10136       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10137       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10138       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10139
10140 Overview:
10141 """""""""
10142
10143 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10144 arguments.
10145
10146
10147 Arguments:
10148 """"""""""
10149
10150 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10151 type.
10152
10153 Semantics:
10154 """"""""""
10155 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10156 fmax.
10157
10158 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10159 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10160 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10161 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10162
10163 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10165
10166 Syntax:
10167 """""""
10168
10169 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10170 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10171 all types however.
10172
10173 ::
10174
10175       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10176       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10177       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10178       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10179       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10180
10181 Overview:
10182 """""""""
10183
10184 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10185 first operand and the sign of the second operand.
10186
10187 Arguments:
10188 """"""""""
10189
10190 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10191 type.
10192
10193 Semantics:
10194 """"""""""
10195
10196 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10197 functions would, and handles error conditions in the same way.
10198
10199 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10201
10202 Syntax:
10203 """""""
10204
10205 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10206 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10207 all types however.
10208
10209 ::
10210
10211       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10212       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10213       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10214       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10215       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10216
10217 Overview:
10218 """""""""
10219
10220 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10221
10222 Arguments:
10223 """"""""""
10224
10225 The argument and return value are floating point numbers of the same
10226 type.
10227
10228 Semantics:
10229 """"""""""
10230
10231 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10232 would, and handles error conditions in the same way.
10233
10234 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10236
10237 Syntax:
10238 """""""
10239
10240 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10241 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10242 all types however.
10243
10244 ::
10245
10246       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10247       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10248       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10249       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10250       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10251
10252 Overview:
10253 """""""""
10254
10255 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10256
10257 Arguments:
10258 """"""""""
10259
10260 The argument and return value are floating point numbers of the same
10261 type.
10262
10263 Semantics:
10264 """"""""""
10265
10266 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10267 would, and handles error conditions in the same way.
10268
10269 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10271
10272 Syntax:
10273 """""""
10274
10275 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10276 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10277 all types however.
10278
10279 ::
10280
10281       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10282       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10283       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10284       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10285       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10286
10287 Overview:
10288 """""""""
10289
10290 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10291 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10292
10293 Arguments:
10294 """"""""""
10295
10296 The argument and return value are floating point numbers of the same
10297 type.
10298
10299 Semantics:
10300 """"""""""
10301
10302 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10303 would, and handles error conditions in the same way.
10304
10305 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10307
10308 Syntax:
10309 """""""
10310
10311 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10312 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10313 all types however.
10314
10315 ::
10316
10317       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10318       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10319       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10320       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10321       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10322
10323 Overview:
10324 """""""""
10325
10326 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10327 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10328 operand isn't an integer.
10329
10330 Arguments:
10331 """"""""""
10332
10333 The argument and return value are floating point numbers of the same
10334 type.
10335
10336 Semantics:
10337 """"""""""
10338
10339 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10340 would, and handles error conditions in the same way.
10341
10342 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10344
10345 Syntax:
10346 """""""
10347
10348 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10349 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10350 all types however.
10351
10352 ::
10353
10354       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10355       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10356       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10357       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10358       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10359
10360 Overview:
10361 """""""""
10362
10363 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10364 nearest integer.
10365
10366 Arguments:
10367 """"""""""
10368
10369 The argument and return value are floating point numbers of the same
10370 type.
10371
10372 Semantics:
10373 """"""""""
10374
10375 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10376 functions would, and handles error conditions in the same way.
10377
10378 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10380
10381 Syntax:
10382 """""""
10383
10384 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10385 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10386 all types however.
10387
10388 ::
10389
10390       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10391       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10392       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10393       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10394       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10395
10396 Overview:
10397 """""""""
10398
10399 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10400 nearest integer.
10401
10402 Arguments:
10403 """"""""""
10404
10405 The argument and return value are floating point numbers of the same
10406 type.
10407
10408 Semantics:
10409 """"""""""
10410
10411 This function returns the same values as the libm ``round``
10412 functions would, and handles error conditions in the same way.
10413
10414 Bit Manipulation Intrinsics
10415 ---------------------------
10416
10417 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10418 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10419
10420 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10421 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10422
10423 Syntax:
10424 """""""
10425
10426 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10427 integer type.
10428
10429 ::
10430
10431       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10432       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10433       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10434
10435 Overview:
10436 """""""""
10437
10438 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10439 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10440 ``0b7654321``.
10441
10442 Semantics:
10443 """"""""""
10444
10445 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10446 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10447
10448 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10450
10451 Syntax:
10452 """""""
10453
10454 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10455 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10456
10457 ::
10458
10459       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10460       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10461       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10462
10463 Overview:
10464 """""""""
10465
10466 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10467 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10468 These are useful for performing operations on data that is not in the
10469 target's native byte order.
10470
10471 Semantics:
10472 """"""""""
10473
10474 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10475 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10476 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10477 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10478 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10479 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10480 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10481 respectively).
10482
10483 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10485
10486 Syntax:
10487 """""""
10488
10489 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10490 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10491 support all bit widths or vector types, however.
10492
10493 ::
10494
10495       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10496       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10497       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10498       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10499       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10500       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10501
10502 Overview:
10503 """""""""
10504
10505 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10506 in a value.
10507
10508 Arguments:
10509 """"""""""
10510
10511 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10512 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10513 match the argument type.
10514
10515 Semantics:
10516 """"""""""
10517
10518 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10519 each element of a vector.
10520
10521 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10522 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10523
10524 Syntax:
10525 """""""
10526
10527 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10528 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10529 targets support all bit widths or vector types, however.
10530
10531 ::
10532
10533       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10534       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10535       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10536       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10537       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10538       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10539
10540 Overview:
10541 """""""""
10542
10543 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10544 leading zeros in a variable.
10545
10546 Arguments:
10547 """"""""""
10548
10549 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10550 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10551 type must match the first argument type.
10552
10553 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10554 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10555 defined result. Historically some architectures did not provide a
10556 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10557 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10558
10559 Semantics:
10560 """"""""""
10561
10562 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10563 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10564 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10565 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10566 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10567
10568 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10570
10571 Syntax:
10572 """""""
10573
10574 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10575 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10576 support all bit widths or vector types, however.
10577
10578 ::
10579
10580       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10581       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10582       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10583       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10584       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10585       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10586
10587 Overview:
10588 """""""""
10589
10590 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10591 trailing zeros.
10592
10593 Arguments:
10594 """"""""""
10595
10596 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10597 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10598 type must match the first argument type.
10599
10600 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10601 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10602 defined result. Historically some architectures did not provide a
10603 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10604 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10605
10606 Semantics:
10607 """"""""""
10608
10609 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10610 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10611 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10612 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10613 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10614
10615 .. _int_overflow:
10616
10617 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10618 -----------------------------------
10619
10620 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10621
10622 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10624
10625 Syntax:
10626 """""""
10627
10628 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10629 on any integer bit width.
10630
10631 ::
10632
10633       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10634       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10635       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10636
10637 Overview:
10638 """""""""
10639
10640 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10641 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10642 occurred during the signed summation.
10643
10644 Arguments:
10645 """"""""""
10646
10647 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10648 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10649 bit width. The second element of the result structure must be of type
10650 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10651 addition.
10652
10653 Semantics:
10654 """"""""""
10655
10656 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10657 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10658 first element of which is the signed summation, and the second element
10659 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10660 overflow.
10661
10662 Examples:
10663 """""""""
10664
10665 .. code-block:: llvm
10666
10667       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10668       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10669       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10670       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10671
10672 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10673 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10674
10675 Syntax:
10676 """""""
10677
10678 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10679 on any integer bit width.
10680
10681 ::
10682
10683       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10684       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10685       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10686
10687 Overview:
10688 """""""""
10689
10690 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10691 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10692 occurred during the unsigned summation.
10693
10694 Arguments:
10695 """"""""""
10696
10697 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10698 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10699 bit width. The second element of the result structure must be of type
10700 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10701 addition.
10702
10703 Semantics:
10704 """"""""""
10705
10706 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10707 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10708 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10709 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10710
10711 Examples:
10712 """""""""
10713
10714 .. code-block:: llvm
10715
10716       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10717       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10718       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10719       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10720
10721 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10723
10724 Syntax:
10725 """""""
10726
10727 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10728 on any integer bit width.
10729
10730 ::
10731
10732       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10733       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10734       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10735
10736 Overview:
10737 """""""""
10738
10739 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10740 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10741 overflow occurred during the signed subtraction.
10742
10743 Arguments:
10744 """"""""""
10745
10746 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10747 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10748 bit width. The second element of the result structure must be of type
10749 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10750 subtraction.
10751
10752 Semantics:
10753 """"""""""
10754
10755 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10756 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10757 first element of which is the subtraction, and the second element of
10758 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10759 overflow.
10760
10761 Examples:
10762 """""""""
10763
10764 .. code-block:: llvm
10765
10766       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10767       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10768       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10769       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10770
10771 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10773
10774 Syntax:
10775 """""""
10776
10777 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10778 on any integer bit width.
10779
10780 ::
10781
10782       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10783       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10784       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10785
10786 Overview:
10787 """""""""
10788
10789 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10790 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10791 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10792
10793 Arguments:
10794 """"""""""
10795
10796 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10797 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10798 bit width. The second element of the result structure must be of type
10799 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10800 subtraction.
10801
10802 Semantics:
10803 """"""""""
10804
10805 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10806 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10807 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10808 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10809 overflow.
10810
10811 Examples:
10812 """""""""
10813
10814 .. code-block:: llvm
10815
10816       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10817       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10818       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10819       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10820
10821 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10823
10824 Syntax:
10825 """""""
10826
10827 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10828 on any integer bit width.
10829
10830 ::
10831
10832       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10833       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10834       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10835
10836 Overview:
10837 """""""""
10838
10839 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10840 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10841 overflow occurred during the signed multiplication.
10842
10843 Arguments:
10844 """"""""""
10845
10846 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10847 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10848 bit width. The second element of the result structure must be of type
10849 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10850 multiplication.
10851
10852 Semantics:
10853 """"""""""
10854
10855 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10856 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10857 the first element of which is the multiplication, and the second element
10858 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10859 overflow.
10860
10861 Examples:
10862 """""""""
10863
10864 .. code-block:: llvm
10865
10866       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10867       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10868       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10869       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10870
10871 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10872 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10873
10874 Syntax:
10875 """""""
10876
10877 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10878 on any integer bit width.
10879
10880 ::
10881
10882       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10883       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10884       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10885
10886 Overview:
10887 """""""""
10888
10889 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10890 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10891 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10892
10893 Arguments:
10894 """"""""""
10895
10896 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10897 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10898 bit width. The second element of the result structure must be of type
10899 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10900 multiplication.
10901
10902 Semantics:
10903 """"""""""
10904
10905 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10906 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10907 the first element of which is the multiplication, and the second
10908 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10909 resulted in an overflow.
10910
10911 Examples:
10912 """""""""
10913
10914 .. code-block:: llvm
10915
10916       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10917       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10918       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10919       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10920
10921 Specialised Arithmetic Intrinsics
10922 ---------------------------------
10923
10924 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10926
10927 Syntax:
10928 """""""
10929
10930 ::
10931
10932       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10933       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10934
10935 Overview:
10936 """""""""
10937
10938 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10939 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10940 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10941 defined by IEEE-754-2008 to be:
10942
10943 ::
10944
10945       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10946       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10947       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10948
10949 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10950 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10951 according to section 6.2.
10952
10953 Examples of non-canonical encodings:
10954
10955 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10956   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10957 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10958   encodings.
10959 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10960   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10961   a zero of the same sign by this operation.
10962
10963 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10964 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10965 quiet NaN result.
10966
10967 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10968 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10969 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10970 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10971
10972 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10973
10974 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10975 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10976   to ``(x == y)``
10977
10978 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10979 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10980
10981 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10982 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10983 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10984 usual methods.
10985
10986 The canonicalization operation may be optimized away if:
10987
10988 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10989   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10990 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10991   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10992
10993 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10995
10996 Syntax:
10997 """""""
10998
10999 ::
11000
11001       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11002       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11003
11004 Overview:
11005 """""""""
11006
11007 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11008 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11009 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11010 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11011 and add instructions.
11012
11013 Arguments:
11014 """"""""""
11015
11016 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11017 multiplicands, a and b, and an addend c.
11018
11019 Semantics:
11020 """"""""""
11021
11022 The expression:
11023
11024 ::
11025
11026       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11027
11028 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11029 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11030 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11031 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11032 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11033 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11034
11035 Examples:
11036 """""""""
11037
11038 .. code-block:: llvm
11039
11040       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11041
11042
11043 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
11044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11045
11046 Syntax:
11047 """""""
11048 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
11049
11050 .. code-block:: llvm
11051
11052       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
11053
11054
11055 Overview:
11056 """""""""
11057
11058 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
11059 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
11060 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
11061 result will be truncated to the given type.
11062
11063 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
11064 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
11065 behavior is undefined.
11066
11067 .. note::
11068
11069     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
11070     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
11071     recommended for users to create them manually.
11072
11073 Arguments:
11074 """"""""""
11075
11076 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
11077
11078 Semantics:
11079 """"""""""
11080
11081 The expression::
11082
11083     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11084
11085 is equivalent to::
11086
11087     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11088     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11089     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11090     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11091
11092 and the expression::
11093
11094     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11095
11096 is equivalent to::
11097
11098     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11099     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11100     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11101     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11102
11103
11104 Half Precision Floating Point Intrinsics
11105 ----------------------------------------
11106
11107 For most target platforms, half precision floating point is a
11108 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11109 but does not support computation in the format.
11110
11111 This means that code must first load the half-precision floating point
11112 value as an i16, then convert it to float with
11113 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11114 then be performed on the float value (including extending to double
11115 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11116 if needed, then converted to i16 with
11117 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11118 i16 value.
11119
11120 .. _int_convert_to_fp16:
11121
11122 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11124
11125 Syntax:
11126 """""""
11127
11128 ::
11129
11130       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11131       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11132
11133 Overview:
11134 """""""""
11135
11136 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11137 conventional floating point type to half precision floating point format.
11138
11139 Arguments:
11140 """"""""""
11141
11142 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11143 converted.
11144
11145 Semantics:
11146 """"""""""
11147
11148 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11149 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11150 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11151
11152 Examples:
11153 """""""""
11154
11155 .. code-block:: llvm
11156
11157       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11158       store i16 %res, i16* @x, align 2
11159
11160 .. _int_convert_from_fp16:
11161
11162 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11164
11165 Syntax:
11166 """""""
11167
11168 ::
11169
11170       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11171       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11172
11173 Overview:
11174 """""""""
11175
11176 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11177 conversion from half precision floating point format to single precision
11178 floating point format.
11179
11180 Arguments:
11181 """"""""""
11182
11183 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11184 converted.
11185
11186 Semantics:
11187 """"""""""
11188
11189 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11190 conversion from half single precision floating point format to single
11191 precision floating point format. The input half-float value is
11192 represented by an ``i16`` value.
11193
11194 Examples:
11195 """""""""
11196
11197 .. code-block:: llvm
11198
11199       %a = load i16, i16* @x, align 2
11200       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11201
11202 .. _dbg_intrinsics:
11203
11204 Debugger Intrinsics
11205 -------------------
11206
11207 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11208 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11209 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11210 document.
11211
11212 Exception Handling Intrinsics
11213 -----------------------------
11214
11215 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11216 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11217 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11218
11219 .. _int_trampoline:
11220
11221 Trampoline Intrinsics
11222 ---------------------
11223
11224 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11225 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11226 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11227 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11228 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11229 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11230 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11231 extension.
11232
11233 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11234 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11235 It can be created as follows:
11236
11237 .. code-block:: llvm
11238
11239       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11240       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11241       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11242       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11243       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11244
11245 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11246 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11247
11248 .. _int_it:
11249
11250 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11252
11253 Syntax:
11254 """""""
11255
11256 ::
11257
11258       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11259
11260 Overview:
11261 """""""""
11262
11263 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11264 turning it into a trampoline.
11265
11266 Arguments:
11267 """"""""""
11268
11269 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11270 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11271 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11272 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11273 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11274 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11275 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11276 bitcast to an ``i8*``.
11277
11278 Semantics:
11279 """"""""""
11280
11281 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11282 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11283 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11284 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11285 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11286 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11287 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11288 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11289 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11290 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11291 modified, then the effect of any later call to the returned function
11292 pointer is undefined.
11293
11294 .. _int_at:
11295
11296 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11298
11299 Syntax:
11300 """""""
11301
11302 ::
11303
11304       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11305
11306 Overview:
11307 """""""""
11308
11309 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11310 a trampoline (passed as ``tramp``).
11311
11312 Arguments:
11313 """"""""""
11314
11315 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11316 code filled in by a previous call to
11317 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11318
11319 Semantics:
11320 """"""""""
11321
11322 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11323 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11324 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11325 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11326 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11327
11328 .. _int_mload_mstore:
11329
11330 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11331 ---------------------------------------
11332
11333 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.
11334
11335 .. _int_mload:
11336
11337 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11339
11340 Syntax:
11341 """""""
11342 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11343
11344 ::
11345
11346       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11347       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11348
11349 Overview:
11350 """""""""
11351
11352 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.
11353
11354
11355 Arguments:
11356 """"""""""
11357
11358 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.
11359
11360
11361 Semantics:
11362 """"""""""
11363
11364 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.
11365 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.
11366
11367
11368 ::
11369
11370        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11371
11372        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11373        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11374        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11375
11376 .. _int_mstore:
11377
11378 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11379 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11380
11381 Syntax:
11382 """""""
11383 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11384
11385 ::
11386
11387        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11388        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11389
11390 Overview:
11391 """""""""
11392
11393 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.
11394
11395 Arguments:
11396 """"""""""
11397
11398 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.
11399
11400
11401 Semantics:
11402 """"""""""
11403
11404 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.
11405 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.
11406
11407 ::
11408
11409        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11410
11411        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11412        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11413        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11414        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11415
11416
11417 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11418 -------------------------------------------
11419
11420 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.
11421
11422 .. _int_mgather:
11423
11424 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11426
11427 Syntax:
11428 """""""
11429 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
11430
11431 ::
11432
11433       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11434       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11435
11436 Overview:
11437 """""""""
11438
11439 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.
11440
11441
11442 Arguments:
11443 """"""""""
11444
11445 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.
11446
11447
11448 Semantics:
11449 """"""""""
11450
11451 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.
11452 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.
11453
11454
11455 ::
11456
11457        %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>)
11458
11459        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11460        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11461        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11462        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11463        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11464
11465        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11466        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11467        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11468        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11469
11470        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11471        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11472        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11473        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11474
11475 .. _int_mscatter:
11476
11477 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11479
11480 Syntax:
11481 """""""
11482 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11483
11484 ::
11485
11486        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11487        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11488
11489 Overview:
11490 """""""""
11491
11492 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.
11493
11494 Arguments:
11495 """"""""""
11496
11497 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.
11498
11499
11500 Semantics:
11501 """"""""""
11502
11503 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.
11504
11505 ::
11506
11507        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11508        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11509
11510        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11511        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11512        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11513        ..
11514        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11515        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11516        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11517        ..
11518        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11519        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11520        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11521        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11522        ..
11523        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11524
11525
11526 Memory Use Markers
11527 ------------------
11528
11529 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11530 memory objects and ranges where variables are immutable.
11531
11532 .. _int_lifestart:
11533
11534 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11536
11537 Syntax:
11538 """""""
11539
11540 ::
11541
11542       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11543
11544 Overview:
11545 """""""""
11546
11547 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11548 object's lifetime.
11549
11550 Arguments:
11551 """"""""""
11552
11553 The first argument is a constant integer representing the size of the
11554 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11555 to the object.
11556
11557 Semantics:
11558 """"""""""
11559
11560 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11561 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11562 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11563 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11564
11565 .. _int_lifeend:
11566
11567 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11568 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11569
11570 Syntax:
11571 """""""
11572
11573 ::
11574
11575       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11576
11577 Overview:
11578 """""""""
11579
11580 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11581 object's lifetime.
11582
11583 Arguments:
11584 """"""""""
11585
11586 The first argument is a constant integer representing the size of the
11587 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11588 to the object.
11589
11590 Semantics:
11591 """"""""""
11592
11593 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11594 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11595 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11596 object following this intrinsic may be removed as dead.
11597
11598 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11600
11601 Syntax:
11602 """""""
11603
11604 ::
11605
11606       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11607
11608 Overview:
11609 """""""""
11610
11611 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11612 a memory object will not change.
11613
11614 Arguments:
11615 """"""""""
11616
11617 The first argument is a constant integer representing the size of the
11618 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11619 to the object.
11620
11621 Semantics:
11622 """"""""""
11623
11624 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11625 the return value, the referenced memory location is constant and
11626 unchanging.
11627
11628 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11630
11631 Syntax:
11632 """""""
11633
11634 ::
11635
11636       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11637
11638 Overview:
11639 """""""""
11640
11641 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11642 memory object are mutable.
11643
11644 Arguments:
11645 """"""""""
11646
11647 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11648 The second argument is a constant integer representing the size of the
11649 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11650 pointer to the object.
11651
11652 Semantics:
11653 """"""""""
11654
11655 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11656
11657 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11658 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11659
11660 Syntax:
11661 """""""
11662
11663 ::
11664
11665       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11666
11667 Overview:
11668 """""""""
11669
11670 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11671 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11672 value that does not carry the invariant information.
11673
11674
11675 Arguments:
11676 """"""""""
11677
11678 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11679 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11680
11681 Semantics:
11682 """"""""""
11683
11684 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11685 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11686
11687 General Intrinsics
11688 ------------------
11689
11690 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11691 purpose.
11692
11693 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11695
11696 Syntax:
11697 """""""
11698
11699 ::
11700
11701       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11702
11703 Overview:
11704 """""""""
11705
11706 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11707
11708 Arguments:
11709 """"""""""
11710
11711 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11712 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11713 source file name, and the last argument is the line number.
11714
11715 Semantics:
11716 """"""""""
11717
11718 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11719 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11720 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11721 ignored by code generation and optimization.
11722
11723 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11725
11726 Syntax:
11727 """""""
11728
11729 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11730 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11731 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11732 '``0``'.
11733
11734 ::
11735
11736       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11737       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11738       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11739       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11740       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11741
11742 Overview:
11743 """""""""
11744
11745 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11746
11747 Arguments:
11748 """"""""""
11749
11750 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11751 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11752 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11753 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11754
11755 Semantics:
11756 """"""""""
11757
11758 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11759 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11760 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11761 generation and optimization.
11762
11763 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11765
11766 Syntax:
11767 """""""
11768
11769 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11770 any integer bit width.
11771
11772 ::
11773
11774       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11775       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11776       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11777       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11778       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11779
11780 Overview:
11781 """""""""
11782
11783 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11784
11785 Arguments:
11786 """"""""""
11787
11788 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11789 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11790 global string which is the source file name, and the last argument is
11791 the line number. It returns the value of the first argument.
11792
11793 Semantics:
11794 """"""""""
11795
11796 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11797 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11798 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11799 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11800
11801 '``llvm.trap``' Intrinsic
11802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11803
11804 Syntax:
11805 """""""
11806
11807 ::
11808
11809       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11810
11811 Overview:
11812 """""""""
11813
11814 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11815
11816 Arguments:
11817 """"""""""
11818
11819 None.
11820
11821 Semantics:
11822 """"""""""
11823
11824 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11825 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11826 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11827
11828 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11830
11831 Syntax:
11832 """""""
11833
11834 ::
11835
11836       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11837
11838 Overview:
11839 """""""""
11840
11841 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11842
11843 Arguments:
11844 """"""""""
11845
11846 None.
11847
11848 Semantics:
11849 """"""""""
11850
11851 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11852 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11853 debugger.
11854
11855 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11857
11858 Syntax:
11859 """""""
11860
11861 ::
11862
11863       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11864
11865 Overview:
11866 """""""""
11867
11868 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11869 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11870 is placed on the stack before local variables.
11871
11872 Arguments:
11873 """"""""""
11874
11875 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11876 The first argument is the value loaded from the stack guard
11877 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11878 enough space to hold the value of the guard.
11879
11880 Semantics:
11881 """"""""""
11882
11883 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11884 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11885 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11886 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11887 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11888 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11889 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11890
11891 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11893
11894 Syntax:
11895 """""""
11896
11897 ::
11898
11899       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11900
11901 Overview:
11902 """""""""
11903
11904 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11905 created stack protector and if they are not equal calls the
11906 ``__stack_chk_fail()`` function.
11907
11908 Arguments:
11909 """"""""""
11910
11911 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11912 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11913
11914 Semantics:
11915 """"""""""
11916
11917 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11918 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11919 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11920
11921 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11922 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11923 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11924 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11925 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11926 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11927 codegen after the tail call decision has occurred.
11928
11929 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11931
11932 Syntax:
11933 """""""
11934
11935 ::
11936
11937       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11938       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11939
11940 Overview:
11941 """""""""
11942
11943 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11944 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11945 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11946 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11947 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11948 other object.
11949
11950 Arguments:
11951 """"""""""
11952
11953 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11954 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11955 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11956 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11957 only accepts constants.
11958
11959 Semantics:
11960 """"""""""
11961
11962 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11963 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11964 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11965 on the ``min`` argument).
11966
11967 '``llvm.expect``' Intrinsic
11968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11969
11970 Syntax:
11971 """""""
11972
11973 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11974 integer bit width.
11975
11976 ::
11977
11978       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11979       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11980       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11981
11982 Overview:
11983 """""""""
11984
11985 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11986 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11987
11988 Arguments:
11989 """"""""""
11990
11991 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11992 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11993 constant value, variables are not allowed.
11994
11995 Semantics:
11996 """"""""""
11997
11998 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11999
12000 .. _int_assume:
12001
12002 '``llvm.assume``' Intrinsic
12003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12004
12005 Syntax:
12006 """""""
12007
12008 ::
12009
12010       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
12011
12012 Overview:
12013 """""""""
12014
12015 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
12016 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
12017 of the code.
12018
12019 Arguments:
12020 """"""""""
12021
12022 The condition which the optimizer may assume is always true.
12023
12024 Semantics:
12025 """"""""""
12026
12027 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12028 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12029 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12030 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12031 violated during execution, the behavior is undefined.
12032
12033 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12034 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12035 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12036 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12037 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12038 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12039 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12040 optimizer.
12041
12042 .. _bitset.test:
12043
12044 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12046
12047 Syntax:
12048 """""""
12049
12050 ::
12051
12052       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12053
12054
12055 Arguments:
12056 """"""""""
12057
12058 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12059 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12060
12061 Overview:
12062 """""""""
12063
12064 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12065 member of the given bitset.
12066
12067 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12068 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12069
12070 Syntax:
12071 """""""
12072
12073 ::
12074
12075       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12076
12077 Overview:
12078 """""""""
12079
12080 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12081 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12082 with an invoke instruction.
12083
12084 Arguments:
12085 """"""""""
12086
12087 None.
12088
12089 Semantics:
12090 """"""""""
12091
12092 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12093 by codegen.
12094
12095 Stack Map Intrinsics
12096 --------------------
12097
12098 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12099 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12100 are described in :doc:`StackMaps`.