Update doc for C++ TLS calling convention.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
410     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
411     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
412     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
413     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
414     sequence.
415
416     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
417     preserving as many registers as possible (all the registers that are
418     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
419
420     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
421     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
422     caller/callee-saved registers.
423
424     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
425     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
426
427     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
428       RDI and RAX.
429 "``cc <n>``" - Numbered convention
430     Any calling convention may be specified by number, allowing
431     target-specific calling conventions to be used. Target specific
432     calling conventions start at 64.
433
434 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
435 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
436 convention.
437
438 .. _visibilitystyles:
439
440 Visibility Styles
441 -----------------
442
443 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
444 styles:
445
446 "``default``" - Default style
447     On targets that use the ELF object file format, default visibility
448     means that the declaration is visible to other modules and, in
449     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
450     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
451     to other modules. Default visibility corresponds to "external
452     linkage" in the language.
453 "``hidden``" - Hidden style
454     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
455     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
456     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
457     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
458     library) can reference it directly.
459 "``protected``" - Protected style
460     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
461     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
462     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
463     cannot be overridden by another module.
464
465 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
466 visibility.
467
468 .. _dllstorageclass:
469
470 DLL Storage Classes
471 -------------------
472
473 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
474 DLL storage class:
475
476 ``dllimport``
477     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
478     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
479     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
480     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
481 ``dllexport``
482     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
483     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
484     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
485     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
486     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
487     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
488
489 .. _tls_model:
490
491 Thread Local Storage Models
492 ---------------------------
493
494 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
495 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
496 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
497 TLS model may be specified:
498
499 ``localdynamic``
500     For variables that are only used within the current shared library.
501 ``initialexec``
502     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
503 ``localexec``
504     For variables defined in the executable and only used within it.
505
506 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
507
508 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
509 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
510 more information on under which circumstances the different models may
511 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
512 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
513
514 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
515 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
516
517 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
518 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
519
520 .. _namedtypes:
521
522 Structure Types
523 ---------------
524
525 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
526 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
527 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
528 to forward declare a type that is not yet available.
529
530 An example of an identified structure specification is:
531
532 .. code-block:: llvm
533
534     %mytype = type { %mytype*, i32 }
535
536 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
537 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
538
539 .. _globalvars:
540
541 Global Variables
542 ----------------
543
544 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
545 instead of run-time.
546
547 Global variable definitions must be initialized.
548
549 Global variables in other translation units can also be declared, in which
550 case they don't have an initializer.
551
552 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
553 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
554
555 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
556 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
557 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
558 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
559 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
560 variable.
561
562 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
563 constant, even if the final definition of the global is not. This
564 capability can be used to enable slightly better optimization of the
565 program, but requires the language definition to guarantee that
566 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
567 units that do not include the definition.
568
569 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
570 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
571 always define a pointer to their "content" type because they describe a
572 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
573 pointers.
574
575 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
576 that the address is not significant, only the content. Constants marked
577 like this can be merged with other constants if they have the same
578 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
579 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
580 whose address is significant.
581
582 A global variable may be declared to reside in a target-specific
583 numbered address space. For targets that support them, address spaces
584 may affect how optimizations are performed and/or what target
585 instructions are used to access the variable. The default address space
586 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
587
588 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
589 target supports it, it will emit globals to the section specified.
590 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
591 support.
592
593 By default, global initializers are optimized by assuming that global
594 variables defined within the module are not modified from their
595 initial values before the start of the global initializer. This is
596 true even for variables potentially accessible from outside the
597 module, including those with external linkage or appearing in
598 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
599 by marking the variable with ``externally_initialized``.
600
601 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
602 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
603 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
604 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
605 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
606 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
607 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
608 assume that the globals are densely packed in their section and try to
609 iterate over them as an array, alignment padding would break this
610 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
611
612 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
613
614 Variables and aliases can have a
615 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
616
617 Syntax::
618
619     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
620                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
621                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
622                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
623                          [, align <Alignment>]
624
625 For example, the following defines a global in a numbered address space
626 with an initializer, section, and alignment:
627
628 .. code-block:: llvm
629
630     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
631
632 The following example just declares a global variable
633
634 .. code-block:: llvm
635
636    @G = external global i32
637
638 The following example defines a thread-local global with the
639 ``initialexec`` TLS model:
640
641 .. code-block:: llvm
642
643     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
644
645 .. _functionstructure:
646
647 Functions
648 ---------
649
650 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
651 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
652 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
653 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
654 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
655 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
656 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
657 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
658 an optional section, an optional alignment,
659 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
660 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
661 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
662 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
663 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
664 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
665
666 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
667 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
668 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
669 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
670 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
671 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
672 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
673 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
674 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
675
676 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
677 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
678 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
679 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
680 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
681 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
682 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
683 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
684 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
685
686 The first basic block in a function is special in two ways: it is
687 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
688 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
689 the entry block of a function). Because the block can have no
690 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
691
692 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
693 target supports it, it will emit functions to the section specified.
694 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
695
696 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
697 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
698 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
699 is specified, the function is forced to have at least that much
700 alignment. All alignments must be a power of 2.
701
702 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
703 be significant and two identical functions can be merged.
704
705 Syntax::
706
707     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
708            [cconv] [ret attrs]
709            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
710            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
711            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
712            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
713
714 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
715 argument is of the following form:
716
717 Syntax::
718
719    <type> [parameter Attrs] [name]
720
721
722 .. _langref_aliases:
723
724 Aliases
725 -------
726
727 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
728 are just a new symbol and metadata for an existing position.
729
730 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
731 constant expression.
732
733 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
734 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
735 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
736
737 Syntax::
738
739     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
740
741 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
742 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
743 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
744
745 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
746 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
747 to the same content.
748
749 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
750 some can only be checked when producing an object file:
751
752 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
753   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
754
755 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
756   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
757   object file.
758
759 * No global value in the expression can be a declaration, since that
760   would require a relocation, which is not possible.
761
762 .. _langref_comdats:
763
764 Comdats
765 -------
766
767 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
768
769 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
770 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
771 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
772 aliasee computes to, if any.
773
774 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
775 choose between keys in two different object files.
776
777 Syntax::
778
779     $<Name> = comdat SelectionKind
780
781 The selection kind must be one of the following:
782
783 ``any``
784     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
785 ``exactmatch``
786     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
787     same data.
788 ``largest``
789     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
790 ``noduplicates``
791     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
792 ``samesize``
793     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
794     same amount of data.
795
796 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
797 ``any`` as a selection kind.
798
799 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
800 the COMDAT key's section is the largest:
801
802 .. code-block:: llvm
803
804    $foo = comdat largest
805    @foo = global i32 2, comdat($foo)
806
807    define void @bar() comdat($foo) {
808      ret void
809    }
810
811 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
812 the global name:
813
814 .. code-block:: llvm
815
816   $foo = comdat any
817   @foo = global i32 2, comdat
818
819
820 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
821 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
822 and another COMDAT section with selection kind
823 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
824 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
825
826 There are some restrictions on the properties of the global object.
827 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
828 targeting COFF.
829 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
830 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
831 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
832 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
833 if a collision occurs in the symbol table.
834
835 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
836 For example:
837
838 .. code-block:: llvm
839
840    $foo = comdat any
841    $bar = comdat any
842    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
843    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
844
845 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
846 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
847 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
848 sections.
849
850 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
851 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
852 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
853 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
854 is supplied to `llc`).
855
856 .. _namedmetadatastructure:
857
858 Named Metadata
859 --------------
860
861 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
862 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
863 operands for a named metadata.
864
865 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
866    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
867    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
868    are still valid, which allows any character to be part of a name.
869
870 Syntax::
871
872     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
873     !0 = !{!"zero"}
874     !1 = !{!"one"}
875     !2 = !{!"two"}
876     ; A named metadata.
877     !name = !{!0, !1, !2}
878
879 .. _paramattrs:
880
881 Parameter Attributes
882 --------------------
883
884 The return type and each parameter of a function type may have a set of
885 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
886 used to communicate additional information about the result or
887 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
888 of the function, not of the function type, so functions with different
889 parameter attributes can have the same function type.
890
891 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
892 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
893 For example:
894
895 .. code-block:: llvm
896
897     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
898     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
899     declare signext i8 @returns_signed_char()
900
901 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
902 ``readonly``) come immediately after the argument list.
903
904 Currently, only the following parameter attributes are defined:
905
906 ``zeroext``
907     This indicates to the code generator that the parameter or return
908     value should be zero-extended to the extent required by the target's
909     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
910     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
911 ``signext``
912     This indicates to the code generator that the parameter or return
913     value should be sign-extended to the extent required by the target's
914     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
915     the callee (for a return value).
916 ``inreg``
917     This indicates that this parameter or return value should be treated
918     in a special target-dependent fashion while emitting code for
919     a function call or return (usually, by putting it in a register as
920     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
921     two different kinds of registers). Use of this attribute is
922     target-specific.
923 ``byval``
924     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
925     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
926     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
927     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
928     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
929     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
930     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
931     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
932     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
933     values.
934
935     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
936     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
937     form and the known alignment of the pointer specified to the call
938     site. If the alignment is not specified, then the code generator
939     makes a target-specific assumption.
940
941 .. _attr_inalloca:
942
943 ``inalloca``
944
945     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
946     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
947     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
948     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
949     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
950     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
951
952     An argument allocation may be used by a call at most once because
953     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
954     used in conjunction with other attributes that affect argument
955     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
956     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
957     large aggregate return values, which means that frontend authors
958     must lower them with ``sret`` pointers.
959
960     When the call site is reached, the argument allocation must have
961     been the most recent stack allocation that is still live, or the
962     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
963     space after an argument allocation and before its call site, but it
964     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
965     <int_stackrestore>`.
966
967     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
968     attribute.
969
970 ``sret``
971     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
972     structure that is the return value of the function in the source
973     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
974     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
975     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
976     the first parameter. This is not a valid attribute for return
977     values.
978
979 ``align <n>``
980     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
981     have the specified alignment.
982
983     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
984     ``byval`` attribute.
985
986 .. _noalias:
987
988 ``noalias``
989     This indicates that objects accessed via pointer values
990     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
991     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
992     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
993     also has additional semantics described below. The caller shares the
994     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
995     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
996     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
997
998     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
999     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1000
1001     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1002     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1003     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1004     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1005     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1006     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1007     storage for any other object accessible to the caller.
1008
1009 ``nocapture``
1010     This indicates that the callee does not make any copies of the
1011     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1012     attribute for return values.
1013
1014 .. _nest:
1015
1016 ``nest``
1017     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1018     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1019     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1020
1021 ``returned``
1022     This indicates that the function always returns the argument as its return
1023     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1024     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1025     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1026     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1027     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1028     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1029
1030 ``nonnull``
1031     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1032     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1033     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1034     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1035     is non-null.
1036
1037 ``dereferenceable(<n>)``
1038     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1039     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1040     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1041     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1042     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1043     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1044     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1045     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1046     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1047
1048 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1049     This indicates that the parameter or return value isn't both
1050     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1051     time. All non-null pointers tagged with
1052     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1053     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1054     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1055     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1056     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1057     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1058     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1059     pointer typed parameters.
1060
1061 .. _gc:
1062
1063 Garbage Collector Strategy Names
1064 --------------------------------
1065
1066 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1067 string:
1068
1069 .. code-block:: llvm
1070
1071     define void @f() gc "name" { ... }
1072
1073 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1074 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1075 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1076 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1077 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1078 which can interoperate with a collector provided externally.
1079
1080 .. _prefixdata:
1081
1082 Prefix Data
1083 -----------
1084
1085 Prefix data is data associated with a function which the code
1086 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1087 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1088 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1089 available through the function pointer while still allowing the
1090 function pointer to be called.
1091
1092 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1093 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1094 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1095 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1096 with a single ``i32``,
1097
1098 .. code-block:: llvm
1099
1100     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1101
1102 The prefix data can be referenced as,
1103
1104 .. code-block:: llvm
1105
1106     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1107     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1108     %b = load i32, i32* %a
1109
1110 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1111 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1112 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1113 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1114 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1115 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1116 data.
1117
1118 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1119 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1120 optimizers but will not be emitted in the object file.
1121
1122 .. _prologuedata:
1123
1124 Prologue Data
1125 -------------
1126
1127 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1128 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1129 function hot-patching and instrumentation.
1130
1131 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1132 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1133 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1134 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1135 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1136 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1137 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1138 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1139
1140 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1141 which encodes the ``nop`` instruction:
1142
1143 .. code-block:: llvm
1144
1145     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1146
1147 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1148 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1149 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1150
1151 .. code-block:: llvm
1152
1153     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1154
1155     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1156
1157 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1158 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1159 optimizers but will not be emitted in the object file.
1160
1161 .. _personalityfn:
1162
1163 Personality Function
1164 --------------------
1165
1166 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1167 to use for exception handling.
1168
1169 .. _attrgrp:
1170
1171 Attribute Groups
1172 ----------------
1173
1174 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1175 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1176 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1177 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1178 group will capture the important command line flags used to build that file.
1179
1180 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1181 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1182 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1183 different groups are merged.
1184
1185 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1186 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1187
1188 .. code-block:: llvm
1189
1190    ; Target-independent attributes:
1191    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1192
1193    ; Target-dependent attributes:
1194    attributes #1 = { "no-sse" }
1195
1196    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1197    define void @f() #0 #1 { ... }
1198
1199 .. _fnattrs:
1200
1201 Function Attributes
1202 -------------------
1203
1204 Function attributes are set to communicate additional information about
1205 a function. Function attributes are considered to be part of the
1206 function, not of the function type, so functions with different function
1207 attributes can have the same function type.
1208
1209 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1210 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1211 example:
1212
1213 .. code-block:: llvm
1214
1215     define void @f() noinline { ... }
1216     define void @f() alwaysinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1218     define void @f() optsize { ... }
1219
1220 ``alignstack(<n>)``
1221     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1222     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1223     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1224     parentheses.
1225 ``alwaysinline``
1226     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1227     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1228     inlining size threshold for this caller.
1229 ``builtin``
1230     This indicates that the callee function at a call site should be
1231     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1232     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1233     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1234     attribute.
1235 ``cold``
1236     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1237     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1238     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1239     weight.
1240 ``convergent``
1241     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1242     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1243     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1244     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1245 ``inlinehint``
1246     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1247     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1248     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1249     inliner.
1250 ``jumptable``
1251     This attribute indicates that the function should be added to a
1252     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1253     references to this function should be replaced with a reference to the
1254     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1255     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1256     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1257     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1258 ``minsize``
1259     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1260     passes make choices that keep the code size of this function as small
1261     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1262     performance in order to minimize the size of the generated code.
1263 ``naked``
1264     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1265     function. This can have very system-specific consequences.
1266 ``nobuiltin``
1267     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1268     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1269     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1270     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1271     and on function declarations and definitions.
1272 ``noduplicate``
1273     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1274     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1275     within its parent function, but may not be duplicated within
1276     its parent function.
1277
1278     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1279     be an inlining candidate, provided that the call is not
1280     duplicated by inlining. That implies that the function has
1281     internal linkage and only has one call site, so the original
1282     call is dead after inlining.
1283 ``noimplicitfloat``
1284     This attributes disables implicit floating point instructions.
1285 ``noinline``
1286     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1287     function in any situation. This attribute may not be used together
1288     with the ``alwaysinline`` attribute.
1289 ``nonlazybind``
1290     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1291     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1292     startup time if the function is not called during program startup.
1293 ``noredzone``
1294     This attribute indicates that the code generator should not use a
1295     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1296 ``noreturn``
1297     This function attribute indicates that the function never returns
1298     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1299     function ever does dynamically return.
1300 ``norecurse``
1301     This function attribute indicates that the function does not call itself
1302     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1303     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1304 ``nounwind``
1305     This function attribute indicates that the function never raises an
1306     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1307     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1308     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1309     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1310     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1311 ``optnone``
1312     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1313     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1314     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1315     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1316     attribute; this attribute is also incompatible
1317     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1318
1319     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1320     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1321     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1322     candidates for inlining into the body of this function.
1323 ``optsize``
1324     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1325     passes make choices that keep the code size of this function low,
1326     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1327     long as they do not significantly impact runtime performance.
1328 ``readnone``
1329     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1330     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1331     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1332     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1333     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1334     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1335     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1336     the ``C++`` exception throwing methods.
1337
1338     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1339     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1340     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1341 ``readonly``
1342     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1343     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1344     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1345     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1346     state that may be set in the caller. A readonly function always
1347     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1348     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1349     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1350     methods.
1351
1352     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1353     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1354     the pointer points to.
1355 ``argmemonly``
1356     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1357     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1358     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1359     function can refer to memory only using pointers based on its function
1360     arguments.
1361     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1362     in order to specify that function reads only from its arguments.
1363 ``returns_twice``
1364     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1365     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1366     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1367     functions.
1368 ``safestack``
1369     This attribute indicates that
1370     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1371     protection is enabled for this function.
1372
1373     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1374     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1375     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1376     function will have a ``safestack`` attribute.
1377 ``sanitize_address``
1378     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1379     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1380 ``sanitize_memory``
1381     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1382     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1383 ``sanitize_thread``
1384     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1385     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1386 ``ssp``
1387     This attribute indicates that the function should emit a stack
1388     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1389     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1390     return from the function to see if it has been overwritten. A
1391     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1392     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1393
1394     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1395     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1396     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1397       ``ssp-buffer-size``.
1398
1399     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1400     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1401
1402     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1403     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1404     function will have an ``ssp`` attribute.
1405 ``sspreq``
1406     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1407     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1408     attribute.
1409
1410     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1411     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1412     The specific layout rules are:
1413
1414     #. Large arrays and structures containing large arrays
1415        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1416     #. Small arrays and structures containing small arrays
1417        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1418     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1419        protector.
1420
1421     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1422     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1423     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1424     an ``sspreq`` attribute.
1425 ``sspstrong``
1426     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1427     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1428     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1429     will enable protectors for functions with:
1430
1431     - Arrays of any size and type
1432     - Aggregates containing an array of any size and type.
1433     - Calls to alloca().
1434     - Local variables that have had their address taken.
1435
1436     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1437     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1438     The specific layout rules are:
1439
1440     #. Large arrays and structures containing large arrays
1441        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1442     #. Small arrays and structures containing small arrays
1443        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1444     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1445        protector.
1446
1447     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1448
1449     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1450     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1451     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1452 ``"thunk"``
1453     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1454     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1455     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1456     match the thunk target prototype.
1457 ``uwtable``
1458     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1459     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1460     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1461     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1462     units.
1463
1464
1465 .. _opbundles:
1466
1467 Operand Bundles
1468 ---------------
1469
1470 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1471 considered experimental at this time.
1472
1473 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1474 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1475 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1476 incorrect and will change program semantics.
1477
1478 Syntax::
1479
1480     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1481     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1482     bundle operand ::= SSA value
1483     tag ::= string constant
1484
1485 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1486 given function may be called from multiple places with different kinds
1487 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1488 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1489 callee being dispatched to.
1490
1491 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1492 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1493 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1494 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1495 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1496 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1497 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1498 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1499 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1500
1501 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1502   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1503 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1504   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1505   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1506   callsite specific attributes.
1507 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1508   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1509   usual as long as they take into account the first two properties.
1510
1511 More specific types of operand bundles are described below.
1512
1513 Deoptimization Operand Bundles
1514 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1515
1516 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1517 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1518 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1519 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1520 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1521 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1522 out of scope for the language reference, but it usually involves
1523 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1524
1525 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1526 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1527 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1528 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1529 operand bundles do not capture their operands except during
1530 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1531 compiled frame.
1532
1533 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1534 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1535 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1536 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1537 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1538 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1539 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1540 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1541
1542 .. code-block:: llvm
1543
1544     define void @f() {
1545       call void @x()  ;; no deopt state
1546       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1547       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1548       ret void
1549     }
1550
1551     define void @g() {
1552       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1553       ret void
1554     }
1555
1556 will result in
1557
1558 .. code-block:: llvm
1559
1560     define void @g() {
1561       call void @x()  ;; still no deopt state
1562       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1563       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1564       ret void
1565     }
1566
1567 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1568 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1569 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1570 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1571 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1572
1573 .. _moduleasm:
1574
1575 Module-Level Inline Assembly
1576 ----------------------------
1577
1578 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1579 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1580 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1581 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1582
1583 .. code-block:: llvm
1584
1585     module asm "inline asm code goes here"
1586     module asm "more can go here"
1587
1588 The strings can contain any character by escaping non-printable
1589 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1590 two digit hex code for the number.
1591
1592 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1593 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1594
1595 .. _langref_datalayout:
1596
1597 Data Layout
1598 -----------
1599
1600 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1601 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1602 simply:
1603
1604 .. code-block:: llvm
1605
1606     target datalayout = "layout specification"
1607
1608 The *layout specification* consists of a list of specifications
1609 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1610 with a letter and may include other information after the letter to
1611 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1612 as follows:
1613
1614 ``E``
1615     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1616     the bits with the most significance have the lowest address
1617     location.
1618 ``e``
1619     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1620     is, the bits with the least significance have the lowest address
1621     location.
1622 ``S<size>``
1623     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1624     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1625     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1626     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1627     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1628     alignment promotions.
1629 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1630     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1631     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1632     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1633     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1634     in the range [1,2^23).
1635 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1636     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1637     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1638 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1639     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1640     ``<size>``.
1641 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1642     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1643     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1644     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1645     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1646     targets.
1647 ``a:<abi>:<pref>``
1648     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1649 ``m:<mangling>``
1650     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1651     options are
1652
1653     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1654     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1655     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1656       symbols get a ``_`` prefix.
1657     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1658       functions also get a suffix based on the frame size.
1659     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1660       prefix for ``__cdecl`` functions.
1661 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1662     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1663     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1664     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1665     this set are considered to support most general arithmetic operations
1666     efficiently.
1667
1668 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1669 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1670 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1671
1672 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1673 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1674 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1675 specifications are given in this list:
1676
1677 -  ``E`` - big endian
1678 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1679 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1680    same as the default address space.
1681 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1682 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1683 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1684 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1685 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1686 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1687    alignment of 64-bits
1688 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1689 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1690 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1691 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1692 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1693 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1694 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1695
1696 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1697 following rules:
1698
1699 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1700    that specification is used.
1701 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1702    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1703    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1704    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1705    given the default specifications above, the i7 type will use the
1706    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1707    alignment of i64 (largest specified).
1708 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1709    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1710    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1711    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1712
1713 The function of the data layout string may not be what you expect.
1714 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1715 the code generator should use.
1716
1717 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1718 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1719 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1720 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1721 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1722 don't specify the string, the default specifications will be used to
1723 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1724 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1725 these default specifications.
1726
1727 .. _langref_triple:
1728
1729 Target Triple
1730 -------------
1731
1732 A module may specify a target triple string that describes the target
1733 host. The syntax for the target triple is simply:
1734
1735 .. code-block:: llvm
1736
1737     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1738
1739 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1740 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1741
1742 ::
1743
1744     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1745     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1746
1747 This information is passed along to the backend so that it generates
1748 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1749 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1750
1751 .. _pointeraliasing:
1752
1753 Pointer Aliasing Rules
1754 ----------------------
1755
1756 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1757 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1758 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1759 to the following rules:
1760
1761 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1762    value it is *based* on.
1763 -  An address of a global variable is associated with the address range
1764    of the variable's storage.
1765 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1766    address range of the allocated storage.
1767 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1768    address.
1769 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1770    a function not defined within LLVM may be associated with address
1771    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1772    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1773    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1774
1775 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1776 following rules:
1777
1778 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1779    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1780 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1781    ``bitcast``.
1782 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1783    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1784    the pointer's value.
1785 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1786
1787 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1788 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1789
1790 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1791 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1792 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1793 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1794 alignment of the store.
1795
1796 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1797 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1798 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1799 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1800 alias analysis.
1801
1802 .. _volatile:
1803
1804 Volatile Memory Accesses
1805 ------------------------
1806
1807 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1808 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1809 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1810 volatile operations or change their order of execution relative to other
1811 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1812 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1813 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1814
1815 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1816 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1817 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1818 target-legal volatile load/store instructions.
1819
1820 .. admonition:: Rationale
1821
1822  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1823  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1824  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1825  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1826  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1827  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1828  do not violate the frontend's contract with the language.
1829
1830 .. _memmodel:
1831
1832 Memory Model for Concurrent Operations
1833 --------------------------------------
1834
1835 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1836 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1837 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1838 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1839
1840 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1841
1842 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1843 that
1844
1845 -  Is a superset of single-thread program order, and
1846 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1847    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1848    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1849    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1850    Constraints <ordering>`).
1851
1852 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1853 between a thread and signals executing inside that thread.
1854
1855 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1856 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1857 (defined) write operations (store instructions, atomic
1858 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1859 section, initialized globals are considered to have a write of the
1860 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1861 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1862 may see any write to the same byte, except:
1863
1864 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1865    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1866    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1867 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1868    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1869
1870 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1871
1872 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1873    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1874    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1875    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1876    synchronization.)
1877 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1878    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1879 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1880    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1881 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1882    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1883    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1884    constraints on how the choice is made.
1885 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1886
1887 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1888 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1889 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1890 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1891 than one instruction to read the series of bytes.
1892
1893 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1894 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1895 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1896 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1897 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1898 from an address, introducing a store can change a load that may see
1899 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1900
1901 .. _ordering:
1902
1903 Atomic Memory Ordering Constraints
1904 ----------------------------------
1905
1906 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1907 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1908 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1909 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1910 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1911 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1912 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1913 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1914 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1915 differently since they don't take an address. See that instruction's
1916 documentation for details.
1917
1918 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1919 :doc:`Atomics`.
1920
1921 ``unordered``
1922     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1923     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1924     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1925     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1926     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1927     to make them atomic in any interesting way.
1928 ``monotonic``
1929     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1930     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1931     address. All modification orders must be compatible with the
1932     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1933     orders can be combined to a global total order for the whole program
1934     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1935     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1936     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1937     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1938     happens before another atomic read of the same address, the later
1939     read must see the same value or a later value in the address's
1940     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1941     stronger) operations on the same address. If an address is written
1942     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1943     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1944     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1945     ``memory_order_relaxed``.
1946 ``acquire``
1947     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1948     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1949     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1950 ``release``
1951     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1952     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1953     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1954     complete description; see the C++0x definition of a release
1955     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1956     ``memory_order_release``.
1957 ``acq_rel`` (acquire+release)
1958     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1959     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1960 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1961     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1962     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1963     writes), there is a global total order on all
1964     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1965     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1966     modification orders of all the affected addresses. Each
1967     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1968     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1969     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1970
1971 .. _singlethread:
1972
1973 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1974 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1975 other operations running in the same thread (for example, in signal
1976 handlers).
1977
1978 .. _fastmath:
1979
1980 Fast-Math Flags
1981 ---------------
1982
1983 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1984 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1985 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1986 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1987
1988 ``nnan``
1989    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1990    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1991    NaNs, but the value of the result is undefined.
1992
1993 ``ninf``
1994    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1995    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1996    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1997
1998 ``nsz``
1999    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2000    argument or result as insignificant.
2001
2002 ``arcp``
2003    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2004    argument rather than perform division.
2005
2006 ``fast``
2007    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2008    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2009    flag implies all the others.
2010
2011 .. _uselistorder:
2012
2013 Use-list Order Directives
2014 -------------------------
2015
2016 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2017 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2018 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2019 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2020
2021 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2022 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2023 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2024
2025 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2026 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2027 function's scope.
2028
2029 :Syntax:
2030
2031 ::
2032
2033     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2034     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2035
2036 :Examples:
2037
2038 ::
2039
2040     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2041     entry:
2042       ; ... instructions ...
2043     bb:
2044       ; ... instructions ...
2045
2046       ; At function scope.
2047       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2048       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2049     }
2050
2051     ; At global scope.
2052     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2053     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2054     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2055     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2056
2057 .. _typesystem:
2058
2059 Type System
2060 ===========
2061
2062 The LLVM type system is one of the most important features of the
2063 intermediate representation. Being typed enables a number of
2064 optimizations to be performed on the intermediate representation
2065 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2066 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2067 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2068 not feasible to perform on normal three address code representations.
2069
2070 .. _t_void:
2071
2072 Void Type
2073 ---------
2074
2075 :Overview:
2076
2077
2078 The void type does not represent any value and has no size.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082
2083 ::
2084
2085       void
2086
2087
2088 .. _t_function:
2089
2090 Function Type
2091 -------------
2092
2093 :Overview:
2094
2095
2096 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2097 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2098 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2099 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2100
2101 :Syntax:
2102
2103 ::
2104
2105       <returntype> (<parameter list>)
2106
2107 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2108 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2109 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2110 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2111 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2112 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2113
2114 :Examples:
2115
2116 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2117 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2118 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2119 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2120 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2121 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
2122 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2123 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2124 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2125
2126 .. _t_firstclass:
2127
2128 First Class Types
2129 -----------------
2130
2131 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2132 Values of these types are the only ones which can be produced by
2133 instructions.
2134
2135 .. _t_single_value:
2136
2137 Single Value Types
2138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2139
2140 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2141
2142 .. _t_integer:
2143
2144 Integer Type
2145 """"""""""""
2146
2147 :Overview:
2148
2149 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2150 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2151 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2152
2153 :Syntax:
2154
2155 ::
2156
2157       iN
2158
2159 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2160 value.
2161
2162 Examples:
2163 *********
2164
2165 +----------------+------------------------------------------------+
2166 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2167 +----------------+------------------------------------------------+
2168 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2169 +----------------+------------------------------------------------+
2170 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2171 +----------------+------------------------------------------------+
2172
2173 .. _t_floating:
2174
2175 Floating Point Types
2176 """"""""""""""""""""
2177
2178 .. list-table::
2179    :header-rows: 1
2180
2181    * - Type
2182      - Description
2183
2184    * - ``half``
2185      - 16-bit floating point value
2186
2187    * - ``float``
2188      - 32-bit floating point value
2189
2190    * - ``double``
2191      - 64-bit floating point value
2192
2193    * - ``fp128``
2194      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2195
2196    * - ``x86_fp80``
2197      -  80-bit floating point value (X87)
2198
2199    * - ``ppc_fp128``
2200      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2201
2202 X86_mmx Type
2203 """"""""""""
2204
2205 :Overview:
2206
2207 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2208 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2209 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2210 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2211 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2212 of this type.
2213
2214 :Syntax:
2215
2216 ::
2217
2218       x86_mmx
2219
2220
2221 .. _t_pointer:
2222
2223 Pointer Type
2224 """"""""""""
2225
2226 :Overview:
2227
2228 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2229 commonly used to reference objects in memory.
2230
2231 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2232 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2233 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2234 are target-specific.
2235
2236 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2237 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2238
2239 :Syntax:
2240
2241 ::
2242
2243       <type> *
2244
2245 :Examples:
2246
2247 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2248 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2249 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2250 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2251 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2252 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2253 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2254
2255 .. _t_vector:
2256
2257 Vector Type
2258 """""""""""
2259
2260 :Overview:
2261
2262 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2263 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2264 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2265 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2266 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2267
2268 :Syntax:
2269
2270 ::
2271
2272       < <# elements> x <elementtype> >
2273
2274 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2275 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2276 of size zero are not allowed.
2277
2278 :Examples:
2279
2280 +-------------------+--------------------------------------------------+
2281 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2282 +-------------------+--------------------------------------------------+
2283 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2284 +-------------------+--------------------------------------------------+
2285 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2286 +-------------------+--------------------------------------------------+
2287 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2288 +-------------------+--------------------------------------------------+
2289
2290 .. _t_label:
2291
2292 Label Type
2293 ^^^^^^^^^^
2294
2295 :Overview:
2296
2297 The label type represents code labels.
2298
2299 :Syntax:
2300
2301 ::
2302
2303       label
2304
2305 .. _t_token:
2306
2307 Token Type
2308 ^^^^^^^^^^
2309
2310 :Overview:
2311
2312 The token type is used when a value is associated with an instruction
2313 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2314 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2315 :ref:`select <i_select>` of type token.
2316
2317 :Syntax:
2318
2319 ::
2320
2321       token
2322
2323
2324
2325 .. _t_metadata:
2326
2327 Metadata Type
2328 ^^^^^^^^^^^^^
2329
2330 :Overview:
2331
2332 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2333 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2334
2335 :Syntax:
2336
2337 ::
2338
2339       metadata
2340
2341 .. _t_aggregate:
2342
2343 Aggregate Types
2344 ^^^^^^^^^^^^^^^
2345
2346 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2347 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2348 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2349 aggregate types.
2350
2351 .. _t_array:
2352
2353 Array Type
2354 """"""""""
2355
2356 :Overview:
2357
2358 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2359 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2360 elements) and an underlying data type.
2361
2362 :Syntax:
2363
2364 ::
2365
2366       [<# elements> x <elementtype>]
2367
2368 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2369 be any type with a size.
2370
2371 :Examples:
2372
2373 +------------------+--------------------------------------+
2374 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2375 +------------------+--------------------------------------+
2376 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2377 +------------------+--------------------------------------+
2378 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2379 +------------------+--------------------------------------+
2380
2381 Here are some examples of multidimensional arrays:
2382
2383 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2384 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2385 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2386 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2387 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2388 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2389 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2390
2391 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2392 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2393 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2394 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2395 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2396 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2397 example.
2398
2399 .. _t_struct:
2400
2401 Structure Type
2402 """"""""""""""
2403
2404 :Overview:
2405
2406 The structure type is used to represent a collection of data members
2407 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2408 a size.
2409
2410 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2411 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2412 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2413 '``insertvalue``' instructions.
2414
2415 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2416 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2417 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2418 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2419 required to match what the underlying code generator expects.
2420
2421 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2422 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2423 identified types are always defined at the top level with a name.
2424 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2425 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2426 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2427
2428 :Syntax:
2429
2430 ::
2431
2432       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2433       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2434
2435 :Examples:
2436
2437 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2438 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2439 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2440 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2441 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2442 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2443 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2444
2445 .. _t_opaque:
2446
2447 Opaque Structure Types
2448 """"""""""""""""""""""
2449
2450 :Overview:
2451
2452 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2453 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2454 notion of a forward declared structure.
2455
2456 :Syntax:
2457
2458 ::
2459
2460       %X = type opaque
2461       %52 = type opaque
2462
2463 :Examples:
2464
2465 +--------------+-------------------+
2466 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2467 +--------------+-------------------+
2468
2469 .. _constants:
2470
2471 Constants
2472 =========
2473
2474 LLVM has several different basic types of constants. This section
2475 describes them all and their syntax.
2476
2477 Simple Constants
2478 ----------------
2479
2480 **Boolean constants**
2481     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2482     of the ``i1`` type.
2483 **Integer constants**
2484     Standard integers (such as '4') are constants of the
2485     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2486     integer types.
2487 **Floating point constants**
2488     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2489     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2490     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2491     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2492     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2493     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2494     point <t_floating>` type.
2495 **Null pointer constants**
2496     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2497     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2498 **Token constants**
2499     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2500     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2501
2502 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2503 floating point constants. For example, the form
2504 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2505 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2506 constants are required (and the only time that they are generated by the
2507 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2508 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2509 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2510 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2511 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2512
2513 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2514 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2515 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2516 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2517 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2518 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2519 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2520 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2521 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2522 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2523 will only work if they match the long double format on your target.
2524 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2525 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2526 (sign bit at the left).
2527
2528 There are no constants of type x86_mmx.
2529
2530 .. _complexconstants:
2531
2532 Complex Constants
2533 -----------------
2534
2535 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2536 constants and smaller complex constants.
2537
2538 **Structure constants**
2539     Structure constants are represented with notation similar to
2540     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2541     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2542     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2543     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2544     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2545     must match those specified by the type.
2546 **Array constants**
2547     Array constants are represented with notation similar to array type
2548     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2549     square brackets (``[]``)). For example:
2550     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2551     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2552     match those specified by the type. As a special case, character array
2553     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2554     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2555 **Vector constants**
2556     Vector constants are represented with notation similar to vector
2557     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2558     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2559     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2560     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2561     elements must match those specified by the type.
2562 **Zero initialization**
2563     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2564     value to zero of *any* type, including scalar and
2565     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2566     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2567     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2568 **Metadata node**
2569     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2570     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2571     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2572     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2573     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2574     information such as debug info.
2575
2576 Global Variable and Function Addresses
2577 --------------------------------------
2578
2579 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2580 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2581 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2582 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2583 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2584 file:
2585
2586 .. code-block:: llvm
2587
2588     @X = global i32 17
2589     @Y = global i32 42
2590     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2591
2592 .. _undefvalues:
2593
2594 Undefined Values
2595 ----------------
2596
2597 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2598 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2599 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2600 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2601
2602 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2603 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2604 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2605 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2606
2607 .. code-block:: llvm
2608
2609       %A = add %X, undef
2610       %B = sub %X, undef
2611       %C = xor %X, undef
2612     Safe:
2613       %A = undef
2614       %B = undef
2615       %C = undef
2616
2617 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2618 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2619
2620 .. code-block:: llvm
2621
2622       %A = or %X, undef
2623       %B = and %X, undef
2624     Safe:
2625       %A = -1
2626       %B = 0
2627     Unsafe:
2628       %A = undef
2629       %B = undef
2630
2631 These logical operations have bits that are not always affected by the
2632 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2633 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2634 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2635 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2636 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2637 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2638 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2639 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2640
2641 .. code-block:: llvm
2642
2643       %A = select undef, %X, %Y
2644       %B = select undef, 42, %Y
2645       %C = select %X, %Y, undef
2646     Safe:
2647       %A = %X     (or %Y)
2648       %B = 42     (or %Y)
2649       %C = %Y
2650     Unsafe:
2651       %A = undef
2652       %B = undef
2653       %C = undef
2654
2655 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2656 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2657 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2658 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2659 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2660 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2661 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2662
2663 .. code-block:: llvm
2664
2665       %A = xor undef, undef
2666
2667       %B = undef
2668       %C = xor %B, %B
2669
2670       %D = undef
2671       %E = icmp slt %D, 4
2672       %F = icmp gte %D, 4
2673
2674     Safe:
2675       %A = undef
2676       %B = undef
2677       %C = undef
2678       %D = undef
2679       %E = undef
2680       %F = undef
2681
2682 This example points out that two '``undef``' operands are not
2683 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2684 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2685 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2686 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2687 its value over its "live range". This is true because the variable
2688 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2689 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2690 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2691 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2692 uses with" concept would not hold.
2693
2694 .. code-block:: llvm
2695
2696       %A = fdiv undef, %X
2697       %B = fdiv %X, undef
2698     Safe:
2699       %A = undef
2700     b: unreachable
2701
2702 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2703 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2704 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2705 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2706 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2707 However, in the second example, we can make a more aggressive
2708 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2709 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2710 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2711 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2712 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2713 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2714
2715 .. code-block:: llvm
2716
2717     a:  store undef -> %X
2718     b:  store %X -> undef
2719     Safe:
2720     a: <deleted>
2721     b: unreachable
2722
2723 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2724 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2725 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2726 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2727 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2728
2729 .. _poisonvalues:
2730
2731 Poison Values
2732 -------------
2733
2734 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2735 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2736 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2737 that results in undefined behavior.
2738
2739 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2740 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2741 the ``nsw`` flag.
2742
2743 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2744
2745 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2746 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2747    their dynamic predecessor basic block.
2748 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2749    in the dynamic callers of their functions.
2750 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2751    instructions that dynamically transfer control back to them.
2752 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2753    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2754    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2755 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2756    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2757    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2758    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2759 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2760    most recent preceding instruction with externally visible side
2761    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2762    operations <volatile>`.)
2763 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2764    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2765    multiple successors and the instruction is always executed when
2766    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2767    when control is transferred to another.
2768 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2769    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2770    be different if the terminator had transferred control to a different
2771    successor.
2772 -  Dependence is transitive.
2773
2774 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2775 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2776 on a poison value has undefined behavior.
2777
2778 Here are some examples:
2779
2780 .. code-block:: llvm
2781
2782     entry:
2783       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2784       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2785       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2786       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2787
2788       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2789       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2790
2791       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2792
2793       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2794       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2795       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2796       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2797
2798       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2799       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2800
2801     true:
2802       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2803                                            ; it has undefined behavior.
2804       br label %end
2805
2806     end:
2807       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2808                                            ; Both edges into this PHI are
2809                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2810                                            ; always results in a poison value.
2811
2812       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2813                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2814                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2815
2816       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2817                                            ; The same branch again, but this time the
2818                                            ; true block doesn't have side effects.
2819
2820     second_true:
2821       ; No side effects!
2822       ret void
2823
2824     second_end:
2825       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2826                                            ; on the store in %end. Also, it is
2827                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2828                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2829                                            ; behavior in this example).
2830
2831 .. _blockaddress:
2832
2833 Addresses of Basic Blocks
2834 -------------------------
2835
2836 ``blockaddress(@function, %block)``
2837
2838 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2839 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2840 Taking the address of the entry block is illegal.
2841
2842 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2843 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2844 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2845 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2846 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2847 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2848 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2849 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2850 instruction.
2851
2852 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2853 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2854
2855 .. _constantexprs:
2856
2857 Constant Expressions
2858 --------------------
2859
2860 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2861 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2862 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2863 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2864 The following is the syntax for constant expressions:
2865
2866 ``trunc (CST to TYPE)``
2867     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2868     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2869 ``zext (CST to TYPE)``
2870     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2871     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2872 ``sext (CST to TYPE)``
2873     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2874     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2875 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2876     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2877     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2878     must be floating point.
2879 ``fpext (CST to TYPE)``
2880     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2881     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2882     floating point.
2883 ``fptoui (CST to TYPE)``
2884     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2885     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2886     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2887     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2888     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2889 ``fptosi (CST to TYPE)``
2890     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2891     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2892     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2893     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2894     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2895 ``uitofp (CST to TYPE)``
2896     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2897     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2898     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2899     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2900     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2901 ``sitofp (CST to TYPE)``
2902     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2903     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2904     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2905     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2906     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2907 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2908     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2909     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2910     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2911     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2912 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2913     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2914     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2915     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2916     This one is *really* dangerous!
2917 ``bitcast (CST to TYPE)``
2918     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2919     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2920     instruction <i_bitcast>`.
2921 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2922     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2923     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2924     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2925 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2926     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2927     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2928     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2929     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2930 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2931     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2932 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2933     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2934 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2935     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2936 ``extractelement (VAL, IDX)``
2937     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2938     constants.
2939 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2940     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2941     constants.
2942 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2943     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2944     constants.
2945 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2946     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2947     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2948     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2949     least one index value must be specified.
2950 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2951     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2952     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2953     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2954     value must be specified.
2955 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2956     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2957     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2958     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2959     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2960     operations on floating point values are allowed).
2961
2962 Other Values
2963 ============
2964
2965 .. _inlineasmexprs:
2966
2967 Inline Assembler Expressions
2968 ----------------------------
2969
2970 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2971 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2972 represents the inline assembler as a template string (containing the
2973 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2974 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2975 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2976 stack conservatively.
2977
2978 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2979 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2980 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2981 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2982 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2983
2984 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2985 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2986 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2987 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2988 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2989 syntax known to LLVM.
2990
2991 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2992 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2993 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2994 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2995 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2996 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2997 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2998 assembly.
2999
3000 An example inline assembler expression is:
3001
3002 .. code-block:: llvm
3003
3004     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3005
3006 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3007 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3008 Thus, typically we have:
3009
3010 .. code-block:: llvm
3011
3012     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3013
3014 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3015 marked as having side effects. This is done through the use of the
3016 '``sideeffect``' keyword, like so:
3017
3018 .. code-block:: llvm
3019
3020     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3021
3022 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3023 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3024 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3025 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3026 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3027 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3028
3029 .. code-block:: llvm
3030
3031     call void asm alignstack "eieio", ""()
3032
3033 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3034 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3035 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3036 the only supported dialects. An example is:
3037
3038 .. code-block:: llvm
3039
3040     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3041
3042 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3043 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3044 keyword last.
3045
3046 Inline Asm Constraint String
3047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3048
3049 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3050 more constraint codes.
3051
3052 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3053 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3054 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3055 second, etc.
3056
3057 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3058 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3059 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3060 clobbers. They cannot be intermingled.
3061
3062 There are also three different categories of constraint codes:
3063
3064 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3065   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3066   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3067 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3068   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3069   modes used by the target.
3070 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3071   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3072   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3073   proper range for the instruction you wish to use it with.
3074
3075 Output constraints
3076 """"""""""""""""""
3077
3078 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3079 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3080 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3081 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3082 below about indirect outputs).
3083
3084 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3085 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3086 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3087 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3088 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3089 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3090 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3091 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3092 output).
3093
3094 Input constraints
3095 """""""""""""""""
3096
3097 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3098 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3099 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3100 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3101 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3102 contain the same value.
3103
3104 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3105 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3106 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3107 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3108 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3109 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3110 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3111 constraint).
3112
3113 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3114 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3115 (even when the other input has the same value).
3116
3117 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3118 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3119
3120 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3121 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3122 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3123 registers, and all of them passed to the inline asm.
3124
3125 However, this feature is often not as useful as you might think.
3126
3127 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3128 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3129 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3130 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3131 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3132 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3133
3134 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3135 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3136 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3137 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3138 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3139 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3140 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3141 use)
3142
3143 Indirect inputs and outputs
3144 """""""""""""""""""""""""""
3145
3146 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3147 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3148 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3149 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3150 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3151 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3152 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3153 memory location, instead of just read from it).
3154
3155 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3156 address of a variable as a value.
3157
3158 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3159 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3160 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3161 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3162 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3163 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3164 optimization passes. I would recommend not using it.)
3165
3166
3167 Clobber constraints
3168 """""""""""""""""""
3169
3170 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3171 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3172 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3173 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3174 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3175 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3176 output.
3177
3178
3179 Constraint Codes
3180 """"""""""""""""
3181 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3182
3183 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3184 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3185 (e.g. "``{eax}``").
3186
3187 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3188 GCC's constraint codes.
3189
3190 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3191 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3192 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3193
3194 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3195 inline asm constraint list:
3196
3197 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3198    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3199    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3200    constraint list.
3201
3202 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3203    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3204    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3205    constraint list will be chosen together.
3206
3207 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3208 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3209 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3210 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3211
3212 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3213 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3214 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3215 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3216 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3217 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3218 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3219 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3220 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3221 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3222 intended.)
3223
3224 Supported Constraint Code List
3225 """"""""""""""""""""""""""""""
3226
3227 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3228 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3229 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3230 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3231
3232 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3233
3234 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3235 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3236   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3237   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3238 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3239   immediate, or a relocatable value.
3240 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3241 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3242 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3243   useful to pass a label for an asm branch or call.
3244
3245   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3246      block without telling llvm about the control transfer???)
3247
3248 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3249
3250 Other constraints are target-specific:
3251
3252 AArch64:
3253
3254 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3255 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3256   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3257 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3258   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3259 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3260   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3261 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3262   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3263 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3264   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3265   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3266   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3267 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3268   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3269 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3270   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3271   well.)
3272 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3273 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3274 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3275
3276 AMDGPU:
3277
3278 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3279 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3280 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3281
3282
3283 All ARM modes:
3284
3285 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3286   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3287
3288 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3289
3290 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3291 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3292 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3293 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3294   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3295   print the inverted value).
3296 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3297   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3298   value).
3299 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3300 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3301 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3302 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3303 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3304   as ``r``.
3305 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3306   invalid.
3307 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3308   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3309 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3310   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3311 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3312   ``s0-s31``.
3313
3314 ARM's Thumb1 mode:
3315
3316 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3317 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3318 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3319   some amount.
3320 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3321 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3322 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3323 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3324 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3325 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3326 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3327 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3328   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3329 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3330   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3331 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3332   ``s0-s31``.
3333
3334
3335 Hexagon:
3336
3337 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3338   at the moment.
3339 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3340
3341 MSP430:
3342
3343 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3344
3345 MIPS:
3346
3347 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3348 - ``J``: An immediate integer zero.
3349 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3350 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3351 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3352 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3353 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3354 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3355   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3356 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3357   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3358   ``m``.
3359 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3360   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3361 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3362 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3363   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3364   argument modifier for compatibility with GCC.
3365 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3366   ``25``).
3367 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3368 - ``x``: Invalid.
3369
3370 NVPTX:
3371
3372 - ``b``: A 1-bit integer register.
3373 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3374 - ``r``: A 32-bit integer register.
3375 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3376 - ``f``: A 32-bit float register.
3377 - ``d``: A 64-bit float register.
3378
3379
3380 PowerPC:
3381
3382 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3383 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3384 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3385 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3386 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3387 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3388 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3389 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3390   constant.
3391 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3392   treated the same as ``m``.
3393 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3394 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3395   ``R1-R31``).
3396 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3397   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3398 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3399   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3400   altivec vector register (``V0-V31``).
3401
3402   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3403      is supposed to only use the altivec vector registers?
3404
3405 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3406 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3407 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3408   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3409 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3410   set.
3411
3412 Sparc:
3413
3414 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3415 - ``r``: A 32-bit integer register.
3416
3417 SystemZ:
3418
3419 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3420 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3421 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3422 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3423 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3424 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3425   ``m``, at the moment.
3426 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3427 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3428   address context evaluates as zero).
3429 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3430   (LLVM-specific)
3431 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3432
3433 X86:
3434
3435 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3436 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3437 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3438 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3439   0xffffffff.
3440 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3441 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3442 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3443 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3444 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3445 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3446 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3447   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3448   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3449 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3450   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3451 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3452 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3453   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3454 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3455 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3456 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3457   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3458   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3459   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3460 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3461 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3462   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3463   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3464   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3465   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3466   statement.
3467
3468 XCore:
3469
3470 - ``r``: A 32-bit integer register.
3471
3472
3473 .. _inline-asm-modifiers:
3474
3475 Asm template argument modifiers
3476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3477
3478 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3479 "``${0:n}``".
3480
3481 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3482 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3483 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3484 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3485
3486 Target-independent:
3487
3488 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3489   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3490 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3491   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3492 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3493   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3494
3495 AArch64:
3496
3497 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3498   instead of ``x30``, print ``w30``.
3499 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3500 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3501   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3502   ``v*``.
3503
3504 AMDGPU:
3505
3506 - ``r``: No effect.
3507
3508 ARM:
3509
3510 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3511   register).
3512 - ``P``: No effect.
3513 - ``q``: No effect.
3514 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3515   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3516 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3517   prefix.
3518 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3519 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3520   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3521 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3522   register of a two-register operand.
3523 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3524   register of a two-register operand.
3525 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3526   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3527   to ``R``.)
3528
3529   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3530      of a two-register operand.
3531
3532 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3533 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3534 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3535   adornment.
3536
3537 Hexagon:
3538
3539 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3540   has been allocated consecutively to the first.
3541
3542   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3543      nothing that ensures that happens, is there?
3544
3545 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3546   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3547
3548 MSP430:
3549
3550 No additional modifiers.
3551
3552 MIPS:
3553
3554 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3555 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3556 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3557 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3558 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3559 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3560   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3561
3562   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3563
3564 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3565   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3566
3567   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3568
3569 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3570   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3571   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3572   ``M``.)
3573 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3574   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3575   constraint.
3576
3577 NVPTX:
3578
3579 - ``r``: No effect.
3580
3581 PowerPC:
3582
3583 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3584   has been allocated consecutively to the first.
3585
3586   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3587      nothing that ensures that happens, is there?
3588
3589 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3590   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3591 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3592   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3593 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3594   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3595   always print nothing)
3596 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3597   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3598
3599 Sparc:
3600
3601 - ``r``: No effect.
3602
3603 SystemZ:
3604
3605 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3606 target-independent modifiers.
3607
3608 X86:
3609
3610 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3611   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3612 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3613 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3614   operand.
3615 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3616   memory operand.
3617 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3618   operand.
3619 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3620   operand.
3621 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3622   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3623 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3624   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3625   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3626   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3627 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3628 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3629   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3630
3631 XCore:
3632
3633 No additional modifiers.
3634
3635
3636 Inline Asm Metadata
3637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3638
3639 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3640 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3641 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3642 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3643 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3644 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3645 it. For example:
3646
3647 .. code-block:: llvm
3648
3649     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3650     ...
3651     !42 = !{ i32 1234567 }
3652
3653 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3654 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3655 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3656 occurs on.
3657
3658 .. _metadata:
3659
3660 Metadata
3661 ========
3662
3663 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3664 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3665 code generator. One example application of metadata is source-level
3666 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3667
3668 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3669 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3670
3671 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3672
3673 .. _metadata-string:
3674
3675 Metadata Nodes and Metadata Strings
3676 -----------------------------------
3677
3678 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3679 contain any character by escaping non-printable characters with
3680 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3681 "``!"test\00"``".
3682
3683 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3684 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3685 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3686 their operand. For example:
3687
3688 .. code-block:: llvm
3689
3690     !{ !"test\00", i32 10}
3691
3692 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3693
3694 .. code-block:: llvm
3695
3696     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3697
3698 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3699 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3700 when metadata operands change.
3701
3702 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3703 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3704 example:
3705
3706 .. code-block:: llvm
3707
3708     !foo = !{!4, !3}
3709
3710 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3711 function is using two metadata arguments:
3712
3713 .. code-block:: llvm
3714
3715     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3716
3717 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3718 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3723
3724 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3725 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3726
3727 .. code-block:: llvm
3728
3729     define void @foo() !dbg !22 {
3730       ret void
3731     }
3732
3733 More information about specific metadata nodes recognized by the
3734 optimizers and code generator is found below.
3735
3736 .. _specialized-metadata:
3737
3738 Specialized Metadata Nodes
3739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3740
3741 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3742 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3743 order.
3744
3745 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3746 metadata nodes are related to debug info.
3747
3748 .. _DICompileUnit:
3749
3750 DICompileUnit
3751 """""""""""""
3752
3753 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3754 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3755 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3756 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3757 references to them from instructions).
3758
3759 .. code-block:: llvm
3760
3761     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3762                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3763                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3764                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3765                         globals: !5, imports: !6)
3766
3767 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3768 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3769 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3770 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3771 entities (declarations and namespaces).
3772
3773 .. _DIFile:
3774
3775 DIFile
3776 """"""
3777
3778 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3779
3780 .. code-block:: llvm
3781
3782     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3783
3784 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3785 for ``file:`` fields.
3786
3787 .. _DIBasicType:
3788
3789 DIBasicType
3790 """""""""""
3791
3792 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3793 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3794
3795 .. code-block:: llvm
3796
3797     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3798                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3799     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3800
3801 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3802 following:
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806   DW_ATE_address       = 1
3807   DW_ATE_boolean       = 2
3808   DW_ATE_float         = 4
3809   DW_ATE_signed        = 5
3810   DW_ATE_signed_char   = 6
3811   DW_ATE_unsigned      = 7
3812   DW_ATE_unsigned_char = 8
3813
3814 .. _DISubroutineType:
3815
3816 DISubroutineType
3817 """"""""""""""""
3818
3819 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3820 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3821 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3822 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3823
3824 .. code-block:: llvm
3825
3826     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3827     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3828     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3829
3830 .. _DIDerivedType:
3831
3832 DIDerivedType
3833 """""""""""""
3834
3835 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3836 qualified types.
3837
3838 .. code-block:: llvm
3839
3840     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3841                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3842     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3843                         align: 32)
3844
3845 The following ``tag:`` values are valid:
3846
3847 .. code-block:: llvm
3848
3849   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3850   DW_TAG_member             = 13
3851   DW_TAG_pointer_type       = 15
3852   DW_TAG_reference_type     = 16
3853   DW_TAG_typedef            = 22
3854   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3855   DW_TAG_const_type         = 38
3856   DW_TAG_volatile_type      = 53
3857   DW_TAG_restrict_type      = 55
3858
3859 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3860 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3861 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3862 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3863 argument of a subprogram.
3864
3865 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3866
3867 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3868 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3869 ``baseType:``.
3870
3871 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3872
3873 .. _DICompositeType:
3874
3875 DICompositeType
3876 """""""""""""""
3877
3878 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3879 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3880
3881 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3882 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3883 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3884 <metadata-string>` that matches their identifier.
3885
3886 .. code-block:: llvm
3887
3888     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3889     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3890     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3891     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3892                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3893                           elements: !{!0, !1, !2})
3894
3895 The following ``tag:`` values are valid:
3896
3897 .. code-block:: llvm
3898
3899   DW_TAG_array_type       = 1
3900   DW_TAG_class_type       = 2
3901   DW_TAG_enumeration_type = 4
3902   DW_TAG_structure_type   = 19
3903   DW_TAG_union_type       = 23
3904   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3905   DW_TAG_inheritance      = 28
3906
3907
3908 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3909 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3910 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3911 array type is a native packed vector.
3912
3913 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3914 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3915 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3916 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3917
3918 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3919 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3920 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3921
3922 .. _DISubrange:
3923
3924 DISubrange
3925 """"""""""
3926
3927 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3928 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3929
3930 .. code-block:: llvm
3931
3932     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3933     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3934     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3935
3936 .. _DIEnumerator:
3937
3938 DIEnumerator
3939 """"""""""""
3940
3941 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3942 variants of :ref:`DICompositeType`.
3943
3944 .. code-block:: llvm
3945
3946     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3947     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3948     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3949
3950 DITemplateTypeParameter
3951 """""""""""""""""""""""
3952
3953 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3954 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3955 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3956
3957 .. code-block:: llvm
3958
3959     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3960
3961 DITemplateValueParameter
3962 """"""""""""""""""""""""
3963
3964 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3965 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3966 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3967 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3968 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3969
3970 .. code-block:: llvm
3971
3972     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3973
3974 DINamespace
3975 """""""""""
3976
3977 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3978
3979 .. code-block:: llvm
3980
3981     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3982
3983 DIGlobalVariable
3984 """"""""""""""""
3985
3986 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3987
3988 .. code-block:: llvm
3989
3990     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3991                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3992                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3993                            declaration: !4)
3994
3995 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3996 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3997
3998 .. _DISubprogram:
3999
4000 DISubprogram
4001 """"""""""""
4002
4003 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4004 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4005 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4006 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4007 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4008
4009 .. code-block:: llvm
4010
4011     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4012       ...
4013     }
4014
4015     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4016                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4017                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4018                                 containingType: !4,
4019                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4020                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4021                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4022                                 declaration: !6, variables: !7)
4023
4024 .. _DILexicalBlock:
4025
4026 DILexicalBlock
4027 """"""""""""""
4028
4029 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4030 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4031 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4032 fields.
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4037
4038 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4039 operands.
4040
4041 .. _DILexicalBlockFile:
4042
4043 DILexicalBlockFile
4044 """"""""""""""""""
4045
4046 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4047 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4048 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4049 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4050
4051 .. code-block:: llvm
4052
4053     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4054     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4055     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4056
4057 .. _DILocation:
4058
4059 DILocation
4060 """"""""""
4061
4062 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4063 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4064 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4065
4066 .. code-block:: llvm
4067
4068     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4069
4070 .. _DILocalVariable:
4071
4072 DILocalVariable
4073 """""""""""""""
4074
4075 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4076 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4077 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4078 :ref:`DISubprogram`.
4079
4080 .. code-block:: llvm
4081
4082     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4083                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4084     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4085                           type: !3)
4086     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4087
4088 DIExpression
4089 """"""""""""
4090
4091 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4092 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4093 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4094 variable.
4095
4096 The current supported vocabulary is limited:
4097
4098 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4099 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4100 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4101   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4102
4103 .. code-block:: llvm
4104
4105     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4106     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4107     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4108     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4109
4110 DIObjCProperty
4111 """"""""""""""
4112
4113 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4114
4115 .. code-block:: llvm
4116
4117     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4118                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4119
4120 DIImportedEntity
4121 """"""""""""""""
4122
4123 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4124 compile unit.
4125
4126 .. code-block:: llvm
4127
4128    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4129                           entity: !1, line: 7)
4130
4131 '``tbaa``' Metadata
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4135 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4136 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4137 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4138 custom alias analysis behavior for other languages.
4139
4140 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4141 to three fields, e.g.:
4142
4143 .. code-block:: llvm
4144
4145     !0 = !{ !"an example type tree" }
4146     !1 = !{ !"int", !0 }
4147     !2 = !{ !"float", !0 }
4148     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4149
4150 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4151 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4152 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4153 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4154 common names.
4155
4156 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4157 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4158 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4159 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4160 from multiple front-ends is handled conservatively.
4161
4162 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4163 indicates that the type is "constant" (meaning
4164 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4165 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4166
4167 '``tbaa.struct``' Metadata
4168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4169
4170 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4171 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4172 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4173 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4174 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4175 of the aggregate.
4176
4177 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4178 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4179
4180 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4181 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4182 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4183 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4184 its tbaa tag. e.g.:
4185
4186 .. code-block:: llvm
4187
4188     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4189
4190 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4191 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4192 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4193
4194 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4195 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4196 does not carry useful data and need not be preserved.
4197
4198 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4200
4201 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4202 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4203 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4204 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4205 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4206 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4207 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4208 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4209 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4210 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4211 alias.
4212
4213 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4214 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4215 string then it can be combined across functions and translation units. A
4216 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4217 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4218
4219 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4220 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4221 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4222 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4223 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4224 optionally be provided as a third list entry.
4225
4226 For example,
4227
4228 .. code-block:: llvm
4229
4230     ; Two scope domains:
4231     !0 = !{!0}
4232     !1 = !{!1}
4233
4234     ; Some scopes in these domains:
4235     !2 = !{!2, !0}
4236     !3 = !{!3, !0}
4237     !4 = !{!4, !1}
4238
4239     ; Some scope lists:
4240     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4241     !6 = !{!4, !3, !2}
4242     !7 = !{!3}
4243
4244     ; These two instructions don't alias:
4245     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4246     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4247
4248     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4249     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4250     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4251     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4252
4253     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4254     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4255     ; !alias.scope list):
4256     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4257     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4258
4259 '``fpmath``' Metadata
4260 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4261
4262 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4263 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4264 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4265 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4266 it. ULP is defined as follows:
4267
4268     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4269     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4270     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4271     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4272     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4273
4274 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4275 number representing the maximum relative error, for example:
4276
4277 .. code-block:: llvm
4278
4279     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4280
4281 .. _range-metadata:
4282
4283 '``range``' Metadata
4284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4285
4286 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4287 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4288 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4289 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4290 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4291 pair. Each pair has the following properties:
4292
4293 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4294 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4295 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4296 -  The range is allowed to wrap.
4297 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4298    ``a!=b``.
4299
4300 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4301 they must be non-contiguous.
4302
4303 Examples:
4304
4305 .. code-block:: llvm
4306
4307       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4308       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4309       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4310       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4311              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4312     ...
4313     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4314     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4315     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4316     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4317
4318 '``unpredictable``' Metadata
4319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4320
4321 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4322 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4323 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4324 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4325 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4326 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4327
4328 '``llvm.loop``'
4329 ^^^^^^^^^^^^^^^
4330
4331 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4332 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4333 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4334 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4335 specified with the name ``llvm.loop``.
4336
4337 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4338 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4339 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4340 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4341 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4342 constructs:
4343
4344 .. code-block:: llvm
4345
4346     !0 = !{!0}
4347     !1 = !{!1}
4348
4349 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4350 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4351 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4352 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4353
4354 .. code-block:: llvm
4355
4356       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4357     ...
4358     !0 = !{!0, !1}
4359     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4360
4361 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4363
4364 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4365 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4366 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4367 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4368 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4369 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4370 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4371 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4372 in determining the safety of these transformations.
4373
4374 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4376
4377 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4378 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4379 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4380 example:
4381
4382 .. code-block:: llvm
4383
4384    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4385
4386 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4387 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4388 then the interleave count will be determined automatically.
4389
4390 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4392
4393 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4394 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4395 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4396 0 disables vectorization:
4397
4398 .. code-block:: llvm
4399
4400    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4401    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4402
4403 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4405
4406 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4407 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4408 operand is an integer specifying the width. For example:
4409
4410 .. code-block:: llvm
4411
4412    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4413
4414 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4415 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4416 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4417 determined automatically.
4418
4419 '``llvm.loop.unroll``'
4420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4421
4422 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4423 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4424 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4425 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4426 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4427 optimizer believes it is safe to do so.
4428
4429 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4431
4432 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4433 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4434 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4435 example:
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4440
4441 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4442 will be partially unrolled.
4443
4444 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4446
4447 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4448 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4449
4450 .. code-block:: llvm
4451
4452    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4453
4454 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4455 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4456
4457 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4458 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4459
4460 .. code-block:: llvm
4461
4462    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4463
4464 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4466
4467 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4468 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4469 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4470 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4471
4472 .. code-block:: llvm
4473
4474    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4475
4476 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4478
4479 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4480 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4481 For example:
4482
4483 .. code-block:: llvm
4484
4485    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4486
4487 '``llvm.mem``'
4488 ^^^^^^^^^^^^^^^
4489
4490 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4491 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4492
4493 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4495
4496 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4497 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4498 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4499 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4500 with the same loop identifier.
4501
4502 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4503 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4504 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4505 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4506 ``L2``.
4507
4508 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4509 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4510 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4511 loop.
4512
4513 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4514 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4515 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4516 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4517 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4518 insert new memory instructions into the loop body).
4519
4520 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4521 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4522 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4523
4524 .. code-block:: llvm
4525
4526    for.body:
4527      ...
4528      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4529      ...
4530      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4531      ...
4532      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4533
4534    for.end:
4535    ...
4536    !0 = !{!0}
4537
4538 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4539 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4540 the loop identifier metadata node directly:
4541
4542 .. code-block:: llvm
4543
4544    outer.for.body:
4545      ...
4546      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4547      ...
4548      br label %inner.for.body
4549
4550    inner.for.body:
4551      ...
4552      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4553      ...
4554      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4555      ...
4556      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4557
4558    inner.for.end:
4559      ...
4560      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4561      ...
4562      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4563
4564    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4565    ...
4566    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4567    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4568    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4569
4570 '``llvm.bitsets``'
4571 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4572
4573 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4574 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4575
4576 '``invariant.group``' Metadata
4577 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4578
4579 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4580 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4581 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4582 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4583 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4584 when two pointers are considered the same).
4585
4586 Examples:
4587
4588 .. code-block:: llvm
4589
4590    @unknownPtr = external global i8
4591    ...
4592    %ptr = alloca i8
4593    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4594    call void @foo(i8* %ptr)
4595    
4596    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4597    call void @foo(i8* %ptr)
4598    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4599   
4600    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4601    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4602    
4603    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4604    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4605    
4606    call void @foo(i8* %ptr)
4607    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4608    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4609    
4610    ...
4611    declare void @foo(i8*)
4612    declare i8* @getPointer(i8*)
4613    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4614    
4615    !0 = !{!"magic ptr"}
4616    !1 = !{!"other ptr"}
4617
4618
4619
4620 Module Flags Metadata
4621 =====================
4622
4623 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4624 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4625 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4626 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4627 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4628 look it up.
4629
4630 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4631 Each triplet has the following form:
4632
4633 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4634    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4635    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4636    described below.
4637 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4638    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4639    including entries with the **Require** behavior).
4640 -  The third element is the value of the flag.
4641
4642 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4643 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4644 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4645 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4646 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4647 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4648
4649 The following behaviors are supported:
4650
4651 .. list-table::
4652    :header-rows: 1
4653    :widths: 10 90
4654
4655    * - Value
4656      - Behavior
4657
4658    * - 1
4659      - **Error**
4660            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4661            is that of the operands.
4662
4663    * - 2
4664      - **Warning**
4665            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4666            operand for the flag from the first module being linked.
4667
4668    * - 3
4669      - **Require**
4670            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4671            specified value after linking is performed. The value must be a
4672            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4673            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4674            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4675            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4676            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4677
4678    * - 4
4679      - **Override**
4680            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4681            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4682            differ, an error will be emitted.
4683
4684    * - 5
4685      - **Append**
4686            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4687
4688    * - 6
4689      - **AppendUnique**
4690            Appends the two values, which are required to be metadata
4691            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4692            during the append operation.
4693
4694 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4695 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4696 value) or **Override**.
4697
4698 An example of module flags:
4699
4700 .. code-block:: llvm
4701
4702     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4703     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4704     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4705     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4706       !{
4707         !"foo", i32 1
4708       }
4709     }
4710     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4711
4712 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4713    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4714    values are not equal.
4715
4716 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4717    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4718    '37'.
4719
4720 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4721    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4722    warning if their values are not equal.
4723
4724 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4725
4726    ::
4727
4728        !{ !"foo", i32 1 }
4729
4730    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4731    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4732    performed.
4733
4734 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4735 ----------------------------------------------------
4736
4737 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4738 collection in a special section called "image info". The metadata
4739 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4740 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4741 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4742 be merged rather than appended together.
4743
4744 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4745 following key-value pairs:
4746
4747 .. list-table::
4748    :header-rows: 1
4749    :widths: 30 70
4750
4751    * - Key
4752      - Value
4753
4754    * - ``Objective-C Version``
4755      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4756
4757    * - ``Objective-C Image Info Version``
4758      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4759        always 0.
4760
4761    * - ``Objective-C Image Info Section``
4762      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4763        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4764        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4765        Objective-C ABI version 2.
4766
4767    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4768      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4769        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4770        collection supported.
4771
4772    * - ``Objective-C GC Only``
4773      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4774        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4775        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4776
4777 Some important flag interactions:
4778
4779 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4780    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4781    2, then the resulting module has the
4782    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4783 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4784    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4785
4786 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4787 --------------------------------------------
4788
4789 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4790 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4791 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4792 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4793
4794 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4795 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4796 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4797 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4798 list of metadata strings defining linker options.
4799
4800 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4801 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4802 framework::
4803
4804     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4805        !{
4806           !{ !"-lz" },
4807           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4808     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4809
4810 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4811 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4812 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4813 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4814 assembly writer or object file emitter.
4815
4816 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4817 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4818 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4819
4820 C type width Module Flags Metadata
4821 ----------------------------------
4822
4823 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4824 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4825 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4826 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4827 width.
4828
4829 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4830 flags metadata, using the following key-value pairs:
4831
4832 .. list-table::
4833    :header-rows: 1
4834    :widths: 30 70
4835
4836    * - Key
4837      - Value
4838
4839    * - short_wchar
4840      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4841        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4842
4843    * - short_enum
4844      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4845        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4846          represent all of its values.
4847
4848 For example, the following metadata section specifies that the module was
4849 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4850 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4851
4852     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4853     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4854     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4855
4856 .. _intrinsicglobalvariables:
4857
4858 Intrinsic Global Variables
4859 ==========================
4860
4861 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4862 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4863 All globals of this sort should have a section specified as
4864 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4865 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4866
4867 .. _gv_llvmused:
4868
4869 The '``llvm.used``' Global Variable
4870 -----------------------------------
4871
4872 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4873 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4874 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4875 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4876 use of it is:
4877
4878 .. code-block:: llvm
4879
4880     @X = global i8 4
4881     @Y = global i32 123
4882
4883     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4884        i8* @X,
4885        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4886     ], section "llvm.metadata"
4887
4888 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4889 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4890 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4891 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4892 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4893 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4894 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4895
4896 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4897 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4898 molesting the symbol.
4899
4900 .. _gv_llvmcompilerused:
4901
4902 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4903 --------------------------------------------
4904
4905 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4906 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4907 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4908 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4909 by ``@llvm.used``.
4910
4911 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4912 and should not be exposed to source languages.
4913
4914 .. _gv_llvmglobalctors:
4915
4916 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4917 -------------------------------------------
4918
4919 .. code-block:: llvm
4920
4921     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4922     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4923
4924 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4925 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4926 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4927 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4928 functions with the same priority is not defined.
4929
4930 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4931 or function, the initializer function will only run if the associated
4932 data from the current module is not discarded.
4933
4934 .. _llvmglobaldtors:
4935
4936 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4937 -------------------------------------------
4938
4939 .. code-block:: llvm
4940
4941     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4942     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4943
4944 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4945 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4946 The functions referenced by this array will be called in descending
4947 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4948 order of functions with the same priority is not defined.
4949
4950 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4951 or function, the destructor function will only run if the associated
4952 data from the current module is not discarded.
4953
4954 Instruction Reference
4955 =====================
4956
4957 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4958 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4959 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4960 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4961 :ref:`other instructions <otherops>`.
4962
4963 .. _terminators:
4964
4965 Terminator Instructions
4966 -----------------------
4967
4968 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4969 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4970 block should be executed after the current block is finished. These
4971 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4972 control flow, not values (the one exception being the
4973 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4974
4975 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4976 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4977 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4978 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4979 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4980 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4981 ':ref:`cleanupendpad <i_cleanupendpad>`',
4982 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4983 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4984 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4985
4986 .. _i_ret:
4987
4988 '``ret``' Instruction
4989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4990
4991 Syntax:
4992 """""""
4993
4994 ::
4995
4996       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4997       ret void                 ; Return from void function
4998
4999 Overview:
5000 """""""""
5001
5002 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5003 a value) from a function back to the caller.
5004
5005 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5006 value and then causes control flow, and one that just causes control
5007 flow to occur.
5008
5009 Arguments:
5010 """"""""""
5011
5012 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5013 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5014 class <t_firstclass>`' type.
5015
5016 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5017 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5018 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5019 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5020 value.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5026 the calling function's context. If the caller is a
5027 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5028 instruction after the call. If the caller was an
5029 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5030 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5031 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5032 value.
5033
5034 Example:
5035 """"""""
5036
5037 .. code-block:: llvm
5038
5039       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5040       ret void                        ; Return from a void function
5041       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5042
5043 .. _i_br:
5044
5045 '``br``' Instruction
5046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5047
5048 Syntax:
5049 """""""
5050
5051 ::
5052
5053       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5054       br label <dest>          ; Unconditional branch
5055
5056 Overview:
5057 """""""""
5058
5059 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5060 different basic block in the current function. There are two forms of
5061 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5062 unconditional branch.
5063
5064 Arguments:
5065 """"""""""
5066
5067 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5068 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5069 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5070
5071 Semantics:
5072 """"""""""
5073
5074 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5075 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5076 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5077 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5078
5079 Example:
5080 """"""""
5081
5082 .. code-block:: llvm
5083
5084     Test:
5085       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5086       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5087     IfEqual:
5088       ret i32 1
5089     IfUnequal:
5090       ret i32 0
5091
5092 .. _i_switch:
5093
5094 '``switch``' Instruction
5095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5096
5097 Syntax:
5098 """""""
5099
5100 ::
5101
5102       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5103
5104 Overview:
5105 """""""""
5106
5107 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5108 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5109 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5110 destinations.
5111
5112 Arguments:
5113 """"""""""
5114
5115 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5116 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5117 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5118 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5119
5120 Semantics:
5121 """"""""""
5122
5123 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5124 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5125 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5126 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5127 to the default destination.
5128
5129 Implementation:
5130 """""""""""""""
5131
5132 Depending on properties of the target machine and the particular
5133 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5134 different ways. For example, it could be generated as a series of
5135 chained conditional branches or with a lookup table.
5136
5137 Example:
5138 """"""""
5139
5140 .. code-block:: llvm
5141
5142      ; Emulate a conditional br instruction
5143      %Val = zext i1 %value to i32
5144      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5145
5146      ; Emulate an unconditional br instruction
5147      switch i32 0, label %dest [ ]
5148
5149      ; Implement a jump table:
5150      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5151                                          i32 1, label %onone
5152                                          i32 2, label %ontwo ]
5153
5154 .. _i_indirectbr:
5155
5156 '``indirectbr``' Instruction
5157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5158
5159 Syntax:
5160 """""""
5161
5162 ::
5163
5164       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5165
5166 Overview:
5167 """""""""
5168
5169 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5170 label within the current function, whose address is specified by
5171 "``address``". Address must be derived from a
5172 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5173
5174 Arguments:
5175 """"""""""
5176
5177 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5178 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5179 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5180 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5181
5182 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5183 accurate understanding of the CFG.
5184
5185 Semantics:
5186 """"""""""
5187
5188 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5189 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5190 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5191 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5192
5193 Implementation:
5194 """""""""""""""
5195
5196 This is typically implemented with a jump through a register.
5197
5198 Example:
5199 """"""""
5200
5201 .. code-block:: llvm
5202
5203      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5204
5205 .. _i_invoke:
5206
5207 '``invoke``' Instruction
5208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5209
5210 Syntax:
5211 """""""
5212
5213 ::
5214
5215       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5216                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5217
5218 Overview:
5219 """""""""
5220
5221 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5222 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5223 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5224 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5225 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5226 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5227 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5228 nearest "exception" label.
5229
5230 The '``exception``' label is a `landing
5231 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5232 '``exception``' label is required to have the
5233 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5234 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5235 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5236 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5237 instruction, so that the important information contained within the
5238 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5239
5240 Arguments:
5241 """"""""""
5242
5243 This instruction requires several arguments:
5244
5245 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5246    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5247    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5248 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5249    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5250    are valid here.
5251 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5252    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5253    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5254    branching off an arbitrary pointer to function value.
5255 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5256    function to be invoked.
5257 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5258    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5259    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5260    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5261    extra arguments can be specified.
5262 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5263    executes a '``ret``' instruction.
5264 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5265    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5266    mechanism.
5267 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5268    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5269    attributes are valid here.
5270 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5271
5272 Semantics:
5273 """"""""""
5274
5275 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5276 instruction in most regards. The primary difference is that it
5277 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5278 library to unwind the stack.
5279
5280 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5281 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5282 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5283 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5284
5285 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5286 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5287 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5288 return value is available.
5289
5290 Example:
5291 """"""""
5292
5293 .. code-block:: llvm
5294
5295       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5296                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5297       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5298                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5299
5300 .. _i_resume:
5301
5302 '``resume``' Instruction
5303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5304
5305 Syntax:
5306 """""""
5307
5308 ::
5309
5310       resume <type> <value>
5311
5312 Overview:
5313 """""""""
5314
5315 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5316 successors.
5317
5318 Arguments:
5319 """"""""""
5320
5321 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5322 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5323 function.
5324
5325 Semantics:
5326 """"""""""
5327
5328 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5329 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5330 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5331
5332 Example:
5333 """"""""
5334
5335 .. code-block:: llvm
5336
5337       resume { i8*, i32 } %exn
5338
5339 .. _i_catchpad:
5340
5341 '``catchpad``' Instruction
5342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5343
5344 Syntax:
5345 """""""
5346
5347 ::
5348
5349       <resultval> = catchpad [<args>*]
5350           to label <normal label> unwind label <exception label>
5351
5352 Overview:
5353 """""""""
5354
5355 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5356 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5357 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5358 control to catch an exception.
5359 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5360 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5361 exception. Control is transfered to the ``exception`` label if the
5362 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5363 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5364 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5365 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5366 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5367
5368 Arguments:
5369 """"""""""
5370
5371 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5372 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5373
5374 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5375 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5376 label to transfer control to if it doesn't.
5377
5378 Semantics:
5379 """"""""""
5380
5381 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5382 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5383 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5384 As with calling conventions, how the personality function results are
5385 represented in LLVM IR is target specific.
5386
5387 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5388
5389 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5390    an exceptional instruction.
5391 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5392    first non-PHI instruction.
5393 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5394    catch-end block.
5395 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5396    catch block.
5397 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5398    '``catchpad``' instruction.
5399 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5400    any other predecessors.
5401 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5402    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5403    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5404 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5405    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5406    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5407
5408 Example:
5409 """"""""
5410
5411 .. code-block:: llvm
5412
5413       ;; A catch block which can catch an integer.
5414       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5415         to label %int.handler unwind label %terminate
5416
5417 .. _i_catchendpad:
5418
5419 '``catchendpad``' Instruction
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5421
5422 Syntax:
5423 """""""
5424
5425 ::
5426
5427       catchendpad unwind label <nextaction>
5428       catchendpad unwind to caller
5429
5430 Overview:
5431 """""""""
5432
5433 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5434 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5435 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5436 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions; propagating an
5437 exception out of a catch handler is represented by unwinding through its
5438 ``catchendpad``.  Unwinding to the outer scope when a chain of catch handlers
5439 do not handle an exception is also represented by unwinding through their
5440 ``catchendpad``.
5441
5442 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5443 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5444 in-flight exception.
5445
5446 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5447 its parent function. The
5448 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5449 exception handling actions in the caller.
5450
5451 Arguments:
5452 """"""""""
5453
5454 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5455 where control should transfer to if none of the preceding
5456 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5457
5458 Semantics:
5459 """"""""""
5460
5461 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5462 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5463 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5464 present, control is transfered to the caller.
5465
5466 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5467
5468 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5469    an exceptional instruction.
5470 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5471    first non-PHI instruction.
5472 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5473    catch-end block.
5474 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5475    '``catchendpad``' instruction.
5476 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5477 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if none of the
5478   '``catchpad``'s chained to it have been executed.
5479 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` twice without an
5480   intervening execution of one or more of the '``catchpad``'s chained to it.
5481 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5482   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5483   to it, some ``catchret`` consuming that ``catchpad`` has already been
5484   executed.
5485 - It is undefined behavior to execute a ``catchendpad`` if, after the most
5486   recent execution of the normal successor edge of any ``catchpad`` chained
5487   to it, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has been executed but has
5488   not had a corresponding
5489   ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5490
5491 Example:
5492 """"""""
5493
5494 .. code-block:: llvm
5495
5496       catchendpad unwind label %terminate
5497       catchendpad unwind to caller
5498
5499 .. _i_catchret:
5500
5501 '``catchret``' Instruction
5502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5503
5504 Syntax:
5505 """""""
5506
5507 ::
5508
5509       catchret <value> to label <normal>
5510
5511 Overview:
5512 """""""""
5513
5514 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5515 single successor.
5516
5517
5518 Arguments:
5519 """"""""""
5520
5521 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5522 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5523 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5524 transfer to next.
5525
5526 Semantics:
5527 """"""""""
5528
5529 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5530 whose unwinding was interrupted with a
5531 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5532 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5533 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5534 Control then transfers to ``normal``.
5535 It may be passed an optional, personality specific, value.
5536
5537 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5538 not been executed.
5539
5540 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5541 execution of its ``catchpad``, some ``catchret`` or ``catchendpad`` linked
5542 to the same ``catchpad`` has already been executed.
5543
5544 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if, after the most recent
5545 execution of its ``catchpad``, any other ``catchpad`` or ``cleanuppad`` has
5546 been executed but has not had a corresponding
5547 ``catchret``/``cleanupret``/``catchendpad``/``cleanupendpad`` executed.
5548
5549 Example:
5550 """"""""
5551
5552 .. code-block:: llvm
5553
5554       catchret %catch label %continue
5555
5556 .. _i_cleanupendpad:
5557
5558 '``cleanupendpad``' Instruction
5559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5560
5561 Syntax:
5562 """""""
5563
5564 ::
5565
5566       cleanupendpad <value> unwind label <nextaction>
5567       cleanupendpad <value> unwind to caller
5568
5569 Overview:
5570 """""""""
5571
5572 The '``cleanupendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5573 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5574 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5575 with a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` instructions; propagating an exception
5576 out of a cleanup is represented by unwinding through its ``cleanupendpad``.
5577
5578 The ``nextaction`` label indicates where control should unwind to next, in the
5579 event that a cleanup is exited by means of an(other) exception being raised.
5580
5581 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5582 its parent function. The
5583 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5584 exception handling actions in the caller.
5585
5586 Arguments:
5587 """"""""""
5588
5589 The '``cleanupendpad``' instruction requires one argument, which indicates
5590 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5591 It also has an optional successor, ``nextaction``, indicating where control
5592 should transfer to.
5593
5594 Semantics:
5595 """"""""""
5596
5597 When and exception propagates to a ``cleanupendpad``, control is transfered to
5598 ``nextaction`` if it is present. If it is not present, control is transfered to
5599 the caller.
5600
5601 The ``cleanupendpad`` instruction has several restrictions:
5602
5603 -  A cleanup-end block is a basic block which is the unwind destination of
5604    an exceptional instruction.
5605 -  A cleanup-end block must have a '``cleanupendpad``' instruction as its
5606    first non-PHI instruction.
5607 -  There can be only one '``cleanupendpad``' instruction within the
5608    cleanup-end block.
5609 -  A basic block that is not a cleanup-end block may not include a
5610    '``cleanupendpad``' instruction.
5611 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` whose ``cleanuppad``
5612   has not been executed.
5613 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5614   recent execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5615   consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5616 - It is undefined behavior to execute a ``cleanupendpad`` if, after the most
5617   recent execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or
5618   ``catchpad`` has been executed but has not had a corresponding
5619   ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5620
5621 Example:
5622 """"""""
5623
5624 .. code-block:: llvm
5625
5626       cleanupendpad %cleanup unwind label %terminate
5627       cleanupendpad %cleanup unwind to caller
5628
5629 .. _i_cleanupret:
5630
5631 '``cleanupret``' Instruction
5632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5633
5634 Syntax:
5635 """""""
5636
5637 ::
5638
5639       cleanupret <value> unwind label <continue>
5640       cleanupret <value> unwind to caller
5641
5642 Overview:
5643 """""""""
5644
5645 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5646 an optional successor.
5647
5648
5649 Arguments:
5650 """"""""""
5651
5652 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5653 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5654 It also has an optional successor, ``continue``.
5655
5656 Semantics:
5657 """"""""""
5658
5659 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5660 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5661 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5662 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5663
5664 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5665 not been executed.
5666
5667 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5668 execution of its ``cleanuppad``, some ``cleanupret`` or ``cleanupendpad``
5669 consuming the same ``cleanuppad`` has already been executed.
5670
5671 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if, after the most recent
5672 execution of its ``cleanuppad``, any other ``cleanuppad`` or ``catchpad`` has
5673 been executed but has not had a corresponding
5674 ``cleanupret``/``catchret``/``cleanupendpad``/``catchendpad`` executed.
5675
5676 Example:
5677 """"""""
5678
5679 .. code-block:: llvm
5680
5681       cleanupret %cleanup unwind to caller
5682       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5683
5684 .. _i_terminatepad:
5685
5686 '``terminatepad``' Instruction
5687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5688
5689 Syntax:
5690 """""""
5691
5692 ::
5693
5694       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5695       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5696
5697 Overview:
5698 """""""""
5699
5700 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5701 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5702 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5703 terminate the program.
5704 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5705 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5706 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5707 personality routine decides not to terminate the program for the
5708 in-flight exception.
5709
5710 Arguments:
5711 """"""""""
5712
5713 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5714 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5715
5716 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5717 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5718
5719 Semantics:
5720 """"""""""
5721
5722 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5723 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5724 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5725 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5726 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5727 personality should defer to in order to terminate the program.
5728
5729 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5730
5731 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5732    an exceptional instruction.
5733 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5734    first non-PHI instruction.
5735 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5736    terminate block.
5737 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5738    '``terminatepad``' instruction.
5739
5740 Example:
5741 """"""""
5742
5743 .. code-block:: llvm
5744
5745       ;; A terminate block which only permits integers.
5746       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5747
5748 .. _i_unreachable:
5749
5750 '``unreachable``' Instruction
5751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5752
5753 Syntax:
5754 """""""
5755
5756 ::
5757
5758       unreachable
5759
5760 Overview:
5761 """""""""
5762
5763 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5764 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5765 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5766 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5767
5768 Semantics:
5769 """"""""""
5770
5771 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5772
5773 .. _binaryops:
5774
5775 Binary Operations
5776 -----------------
5777
5778 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5779 They require two operands of the same type, execute an operation on
5780 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5781 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5782 result value has the same type as its operands.
5783
5784 There are several different binary operators:
5785
5786 .. _i_add:
5787
5788 '``add``' Instruction
5789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5790
5791 Syntax:
5792 """""""
5793
5794 ::
5795
5796       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5797       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5798       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5799       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5800
5801 Overview:
5802 """""""""
5803
5804 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5805
5806 Arguments:
5807 """"""""""
5808
5809 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5810 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5811 arguments must have identical types.
5812
5813 Semantics:
5814 """"""""""
5815
5816 The value produced is the integer sum of the two operands.
5817
5818 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5819 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5820 the result.
5821
5822 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5823 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5824
5825 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5826 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5827 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5828 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5829
5830 Example:
5831 """"""""
5832
5833 .. code-block:: llvm
5834
5835       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5836
5837 .. _i_fadd:
5838
5839 '``fadd``' Instruction
5840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5841
5842 Syntax:
5843 """""""
5844
5845 ::
5846
5847       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5848
5849 Overview:
5850 """""""""
5851
5852 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5853
5854 Arguments:
5855 """"""""""
5856
5857 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5858 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5859 Both arguments must have identical types.
5860
5861 Semantics:
5862 """"""""""
5863
5864 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5865 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5866 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5867 optimizations:
5868
5869 Example:
5870 """"""""
5871
5872 .. code-block:: llvm
5873
5874       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5875
5876 '``sub``' Instruction
5877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5878
5879 Syntax:
5880 """""""
5881
5882 ::
5883
5884       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5885       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5886       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5887       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5888
5889 Overview:
5890 """""""""
5891
5892 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5893
5894 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5895 instruction present in most other intermediate representations.
5896
5897 Arguments:
5898 """"""""""
5899
5900 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5901 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5902 arguments must have identical types.
5903
5904 Semantics:
5905 """"""""""
5906
5907 The value produced is the integer difference of the two operands.
5908
5909 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5910 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5911 the result.
5912
5913 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5914 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5915
5916 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5917 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5918 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5919 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5920
5921 Example:
5922 """"""""
5923
5924 .. code-block:: llvm
5925
5926       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5927       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5928
5929 .. _i_fsub:
5930
5931 '``fsub``' Instruction
5932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5933
5934 Syntax:
5935 """""""
5936
5937 ::
5938
5939       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5940
5941 Overview:
5942 """""""""
5943
5944 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5945
5946 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5947 instruction present in most other intermediate representations.
5948
5949 Arguments:
5950 """"""""""
5951
5952 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5953 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5954 Both arguments must have identical types.
5955
5956 Semantics:
5957 """"""""""
5958
5959 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5960 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5961 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5962 unsafe floating point optimizations:
5963
5964 Example:
5965 """"""""
5966
5967 .. code-block:: llvm
5968
5969       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5970       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5971
5972 '``mul``' Instruction
5973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5974
5975 Syntax:
5976 """""""
5977
5978 ::
5979
5980       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5981       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5982       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5983       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5984
5985 Overview:
5986 """""""""
5987
5988 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5989
5990 Arguments:
5991 """"""""""
5992
5993 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5994 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5995 arguments must have identical types.
5996
5997 Semantics:
5998 """"""""""
5999
6000 The value produced is the integer product of the two operands.
6001
6002 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
6003 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
6004 bit width of the result.
6005
6006 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
6007 result is the same width as the operands, this instruction returns the
6008 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
6009 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
6010 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
6011 product.
6012
6013 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
6014 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
6015 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
6016 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
6017
6018 Example:
6019 """"""""
6020
6021 .. code-block:: llvm
6022
6023       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
6024
6025 .. _i_fmul:
6026
6027 '``fmul``' Instruction
6028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6029
6030 Syntax:
6031 """""""
6032
6033 ::
6034
6035       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6036
6037 Overview:
6038 """""""""
6039
6040 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
6041
6042 Arguments:
6043 """"""""""
6044
6045 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
6046 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6047 Both arguments must have identical types.
6048
6049 Semantics:
6050 """"""""""
6051
6052 The value produced is the floating point product of the two operands.
6053 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6054 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6055 unsafe floating point optimizations:
6056
6057 Example:
6058 """"""""
6059
6060 .. code-block:: llvm
6061
6062       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
6063
6064 '``udiv``' Instruction
6065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6066
6067 Syntax:
6068 """""""
6069
6070 ::
6071
6072       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6073       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6074
6075 Overview:
6076 """""""""
6077
6078 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6079
6080 Arguments:
6081 """"""""""
6082
6083 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
6084 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6085 arguments must have identical types.
6086
6087 Semantics:
6088 """"""""""
6089
6090 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
6091
6092 Note that unsigned integer division and signed integer division are
6093 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
6094
6095 Division by zero leads to undefined behavior.
6096
6097 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
6098 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
6099 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
6100
6101 Example:
6102 """"""""
6103
6104 .. code-block:: llvm
6105
6106       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6107
6108 '``sdiv``' Instruction
6109 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6110
6111 Syntax:
6112 """""""
6113
6114 ::
6115
6116       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6117       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6118
6119 Overview:
6120 """""""""
6121
6122 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6123
6124 Arguments:
6125 """"""""""
6126
6127 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
6128 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6129 arguments must have identical types.
6130
6131 Semantics:
6132 """"""""""
6133
6134 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
6135 rounded towards zero.
6136
6137 Note that signed integer division and unsigned integer division are
6138 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
6139
6140 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
6141 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
6142 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
6143
6144 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
6145 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
6146
6147 Example:
6148 """"""""
6149
6150 .. code-block:: llvm
6151
6152       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6153
6154 .. _i_fdiv:
6155
6156 '``fdiv``' Instruction
6157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6158
6159 Syntax:
6160 """""""
6161
6162 ::
6163
6164       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6165
6166 Overview:
6167 """""""""
6168
6169 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6170
6171 Arguments:
6172 """"""""""
6173
6174 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6175 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6176 Both arguments must have identical types.
6177
6178 Semantics:
6179 """"""""""
6180
6181 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6182 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6183 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6184 unsafe floating point optimizations:
6185
6186 Example:
6187 """"""""
6188
6189 .. code-block:: llvm
6190
6191       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6192
6193 '``urem``' Instruction
6194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6195
6196 Syntax:
6197 """""""
6198
6199 ::
6200
6201       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6202
6203 Overview:
6204 """""""""
6205
6206 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6207 division of its two arguments.
6208
6209 Arguments:
6210 """"""""""
6211
6212 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6213 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6214 arguments must have identical types.
6215
6216 Semantics:
6217 """"""""""
6218
6219 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6220 This instruction always performs an unsigned division to get the
6221 remainder.
6222
6223 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6224 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6225
6226 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6227
6228 Example:
6229 """"""""
6230
6231 .. code-block:: llvm
6232
6233       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6234
6235 '``srem``' Instruction
6236 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6237
6238 Syntax:
6239 """""""
6240
6241 ::
6242
6243       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6244
6245 Overview:
6246 """""""""
6247
6248 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6249 division of its two operands. This instruction can also take
6250 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6251 must be integers.
6252
6253 Arguments:
6254 """"""""""
6255
6256 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6257 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6258 arguments must have identical types.
6259
6260 Semantics:
6261 """"""""""
6262
6263 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6264 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6265 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6266 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6267 difference, see `The Math
6268 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6269 table of how this is implemented in various languages, please see
6270 `Wikipedia: modulo
6271 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6272
6273 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6274 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6275
6276 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6277 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6278 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6279 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6280 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6281 result of the division and the remainder.)
6282
6283 Example:
6284 """"""""
6285
6286 .. code-block:: llvm
6287
6288       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6289
6290 .. _i_frem:
6291
6292 '``frem``' Instruction
6293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6294
6295 Syntax:
6296 """""""
6297
6298 ::
6299
6300       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6301
6302 Overview:
6303 """""""""
6304
6305 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6306 its two operands.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6312 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6313 Both arguments must have identical types.
6314
6315 Semantics:
6316 """"""""""
6317
6318 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6319 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6320 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6321 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6322
6323 Example:
6324 """"""""
6325
6326 .. code-block:: llvm
6327
6328       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6329
6330 .. _bitwiseops:
6331
6332 Bitwise Binary Operations
6333 -------------------------
6334
6335 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6336 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6337 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6338 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6339 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6340
6341 '``shl``' Instruction
6342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6343
6344 Syntax:
6345 """""""
6346
6347 ::
6348
6349       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6350       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6351       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6352       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6353
6354 Overview:
6355 """""""""
6356
6357 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6358 a specified number of bits.
6359
6360 Arguments:
6361 """"""""""
6362
6363 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6364 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6365 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6366
6367 Semantics:
6368 """"""""""
6369
6370 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6371 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6372 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6373 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6374 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6375 in ``op2``.
6376
6377 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6378 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6379 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6380 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6381 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6382 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6383 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6384
6385 Example:
6386 """"""""
6387
6388 .. code-block:: llvm
6389
6390       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6391       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6392       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6393       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6394       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6395
6396 '``lshr``' Instruction
6397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6398
6399 Syntax:
6400 """""""
6401
6402 ::
6403
6404       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6405       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6406
6407 Overview:
6408 """""""""
6409
6410 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6411 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6412
6413 Arguments:
6414 """"""""""
6415
6416 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6417 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6418 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6419
6420 Semantics:
6421 """"""""""
6422
6423 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6424 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6425 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6426 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6427 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6428 corresponding shift amount in ``op2``.
6429
6430 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6431 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6432 non-zero.
6433
6434 Example:
6435 """"""""
6436
6437 .. code-block:: llvm
6438
6439       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6440       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6441       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6442       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6443       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6444       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6445
6446 '``ashr``' Instruction
6447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6448
6449 Syntax:
6450 """""""
6451
6452 ::
6453
6454       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6455       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6456
6457 Overview:
6458 """""""""
6459
6460 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6461 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6462 extension.
6463
6464 Arguments:
6465 """"""""""
6466
6467 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6468 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6469 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6470
6471 Semantics:
6472 """"""""""
6473
6474 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6475 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6476 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6477 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6478 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6479 corresponding shift amount in ``op2``.
6480
6481 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6482 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6483 non-zero.
6484
6485 Example:
6486 """"""""
6487
6488 .. code-block:: llvm
6489
6490       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6491       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6492       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6493       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6494       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6495       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6496
6497 '``and``' Instruction
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6511 operands.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6517 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6518 arguments must have identical types.
6519
6520 Semantics:
6521 """"""""""
6522
6523 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6524
6525 +-----+-----+-----+
6526 | In0 | In1 | Out |
6527 +-----+-----+-----+
6528 |   0 |   0 |   0 |
6529 +-----+-----+-----+
6530 |   0 |   1 |   0 |
6531 +-----+-----+-----+
6532 |   1 |   0 |   0 |
6533 +-----+-----+-----+
6534 |   1 |   1 |   1 |
6535 +-----+-----+-----+
6536
6537 Example:
6538 """"""""
6539
6540 .. code-block:: llvm
6541
6542       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6543       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6544       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6545
6546 '``or``' Instruction
6547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6548
6549 Syntax:
6550 """""""
6551
6552 ::
6553
6554       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6555
6556 Overview:
6557 """""""""
6558
6559 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6560 two operands.
6561
6562 Arguments:
6563 """"""""""
6564
6565 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6566 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6567 arguments must have identical types.
6568
6569 Semantics:
6570 """"""""""
6571
6572 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6573
6574 +-----+-----+-----+
6575 | In0 | In1 | Out |
6576 +-----+-----+-----+
6577 |   0 |   0 |   0 |
6578 +-----+-----+-----+
6579 |   0 |   1 |   1 |
6580 +-----+-----+-----+
6581 |   1 |   0 |   1 |
6582 +-----+-----+-----+
6583 |   1 |   1 |   1 |
6584 +-----+-----+-----+
6585
6586 Example:
6587 """"""""
6588
6589 ::
6590
6591       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6592       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6593       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6594
6595 '``xor``' Instruction
6596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6597
6598 Syntax:
6599 """""""
6600
6601 ::
6602
6603       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6604
6605 Overview:
6606 """""""""
6607
6608 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6609 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6610 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6611
6612 Arguments:
6613 """"""""""
6614
6615 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6616 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6617 arguments must have identical types.
6618
6619 Semantics:
6620 """"""""""
6621
6622 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6623
6624 +-----+-----+-----+
6625 | In0 | In1 | Out |
6626 +-----+-----+-----+
6627 |   0 |   0 |   0 |
6628 +-----+-----+-----+
6629 |   0 |   1 |   1 |
6630 +-----+-----+-----+
6631 |   1 |   0 |   1 |
6632 +-----+-----+-----+
6633 |   1 |   1 |   0 |
6634 +-----+-----+-----+
6635
6636 Example:
6637 """"""""
6638
6639 .. code-block:: llvm
6640
6641       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6642       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6643       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6644       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6645
6646 Vector Operations
6647 -----------------
6648
6649 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6650 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6651 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6652 While LLVM does directly support these vector operations, many
6653 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6654 take full advantage of a specific target.
6655
6656 .. _i_extractelement:
6657
6658 '``extractelement``' Instruction
6659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6660
6661 Syntax:
6662 """""""
6663
6664 ::
6665
6666       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6667
6668 Overview:
6669 """""""""
6670
6671 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6672 from a vector at a specified index.
6673
6674 Arguments:
6675 """"""""""
6676
6677 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6678 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6679 the position from which to extract the element. The index may be a
6680 variable of any integer type.
6681
6682 Semantics:
6683 """"""""""
6684
6685 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6686 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6687 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6688
6689 Example:
6690 """"""""
6691
6692 .. code-block:: llvm
6693
6694       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6695
6696 .. _i_insertelement:
6697
6698 '``insertelement``' Instruction
6699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6700
6701 Syntax:
6702 """""""
6703
6704 ::
6705
6706       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6707
6708 Overview:
6709 """""""""
6710
6711 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6712 vector at a specified index.
6713
6714 Arguments:
6715 """"""""""
6716
6717 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6718 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6719 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6720 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6721 index may be a variable of any integer type.
6722
6723 Semantics:
6724 """"""""""
6725
6726 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6727 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6728 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6729 undefined.
6730
6731 Example:
6732 """"""""
6733
6734 .. code-block:: llvm
6735
6736       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6737
6738 .. _i_shufflevector:
6739
6740 '``shufflevector``' Instruction
6741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6742
6743 Syntax:
6744 """""""
6745
6746 ::
6747
6748       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6749
6750 Overview:
6751 """""""""
6752
6753 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6754 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6755 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6756
6757 Arguments:
6758 """"""""""
6759
6760 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6761 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6762 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6763 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6764 same as the element type of the first two operands.
6765
6766 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6767 constant integer or undef values.
6768
6769 Semantics:
6770 """"""""""
6771
6772 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6773 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6774 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6775 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6776 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6777 only one vector.
6778
6779 Example:
6780 """"""""
6781
6782 .. code-block:: llvm
6783
6784       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6785                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6786       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6787                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6788       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6789                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6790       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6791                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6792
6793 Aggregate Operations
6794 --------------------
6795
6796 LLVM supports several instructions for working with
6797 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6798
6799 .. _i_extractvalue:
6800
6801 '``extractvalue``' Instruction
6802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6803
6804 Syntax:
6805 """""""
6806
6807 ::
6808
6809       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6810
6811 Overview:
6812 """""""""
6813
6814 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6815 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6816
6817 Arguments:
6818 """"""""""
6819
6820 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6821 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6822 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6823 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6824
6825 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6826
6827 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6828    omitted and assumed to be zero.
6829 -  At least one index must be specified.
6830 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6831
6832 Semantics:
6833 """"""""""
6834
6835 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6836 the index operands.
6837
6838 Example:
6839 """"""""
6840
6841 .. code-block:: llvm
6842
6843       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6844
6845 .. _i_insertvalue:
6846
6847 '``insertvalue``' Instruction
6848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6849
6850 Syntax:
6851 """""""
6852
6853 ::
6854
6855       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6856
6857 Overview:
6858 """""""""
6859
6860 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6861 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6862
6863 Arguments:
6864 """"""""""
6865
6866 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6867 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6868 a first-class value to insert. The following operands are constant
6869 indices indicating the position at which to insert the value in a
6870 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6871 to insert must have the same type as the value identified by the
6872 indices.
6873
6874 Semantics:
6875 """"""""""
6876
6877 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6878 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6879 indices is that of ``elt``.
6880
6881 Example:
6882 """"""""
6883
6884 .. code-block:: llvm
6885
6886       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6887       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6888       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6889
6890 .. _memoryops:
6891
6892 Memory Access and Addressing Operations
6893 ---------------------------------------
6894
6895 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6896 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6897 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6898 memory in LLVM.
6899
6900 .. _i_alloca:
6901
6902 '``alloca``' Instruction
6903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6904
6905 Syntax:
6906 """""""
6907
6908 ::
6909
6910       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6911
6912 Overview:
6913 """""""""
6914
6915 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6916 currently executing function, to be automatically released when this
6917 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6918 generic address space (address space zero).
6919
6920 Arguments:
6921 """"""""""
6922
6923 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6924 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6925 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6926 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6927 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6928 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6929 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6930 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6931 boundary compatible with the type.
6932
6933 '``type``' may be any sized type.
6934
6935 Semantics:
6936 """"""""""
6937
6938 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6939 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6940 memory is automatically released when the function returns. The
6941 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6942 variables that must have an address available. When the function returns
6943 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6944 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6945 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6946 is not specified.
6947
6948 Example:
6949 """"""""
6950
6951 .. code-block:: llvm
6952
6953       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6954       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6955       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6956       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6957
6958 .. _i_load:
6959
6960 '``load``' Instruction
6961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6962
6963 Syntax:
6964 """""""
6965
6966 ::
6967
6968       <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>]
6969       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6970       !<index> = !{ i32 1 }
6971       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6972       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6973
6974 Overview:
6975 """""""""
6976
6977 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6978
6979 Arguments:
6980 """"""""""
6981
6982 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6983 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6984 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6985 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6986 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6987 operations <volatile>`.
6988
6989 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6990 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6991 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6992 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6993 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6994 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6995 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6996 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6997 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6998 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6999 any defined semantics for atomic loads.
7000
7001 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7002 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7003 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7004 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7005 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7006 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
7007 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
7008 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7009
7010 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
7011 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
7012 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
7013 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
7014 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
7015 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
7016 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
7017
7018 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
7019 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7020 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
7021 instruction tells the optimizer and code generator that the address
7022 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
7023 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
7024 but it does imply that once the location is known dereferenceable
7025 its value is henceforth unchanging.
7026
7027 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
7028  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
7029
7030 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
7031 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
7032 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
7033 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
7034 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
7035 on parameters and return values. This metadata can only be applied
7036 to loads of a pointer type.
7037
7038 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
7039 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
7040 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
7041 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
7042 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7043 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
7044 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7045 to loads of a pointer type.
7046
7047 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
7048 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
7049 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
7050 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
7051 dereferenceable or null.
7052 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
7053 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
7054 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
7055 to loads of a pointer type.
7056
7057 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
7058 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
7059 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
7060 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
7061 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
7062 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
7063 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
7064
7065 Semantics:
7066 """"""""""
7067
7068 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
7069 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
7070 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7071 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
7072 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7073 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
7074 written using a store of the same type.
7075
7076 Examples:
7077 """""""""
7078
7079 .. code-block:: llvm
7080
7081       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7082       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7083       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7084
7085 .. _i_store:
7086
7087 '``store``' Instruction
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 ::
7094
7095       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
7096       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
7097
7098 Overview:
7099 """""""""
7100
7101 The '``store``' instruction is used to write to memory.
7102
7103 Arguments:
7104 """"""""""
7105
7106 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
7107 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
7108 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
7109 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
7110 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
7111 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
7112 operations <volatile>`.
7113
7114 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
7115 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
7116 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
7117 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
7118 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
7119 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
7120 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
7121 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
7122 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
7123 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
7124 have any defined semantics for atomic stores.
7125
7126 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
7127 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
7128 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
7129 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
7130 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
7131 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
7132 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
7133 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
7134
7135 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
7136 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
7137 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
7138 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
7139 be reused in the cache. The code generator may select special
7140 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
7141 x86.
7142
7143 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
7144 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
7145
7146 Semantics:
7147 """"""""""
7148
7149 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7150 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7151 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7152 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7153 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7154 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7155 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7156 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7157
7158 Example:
7159 """"""""
7160
7161 .. code-block:: llvm
7162
7163       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7164       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7165       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7166
7167 .. _i_fence:
7168
7169 '``fence``' Instruction
7170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7171
7172 Syntax:
7173 """""""
7174
7175 ::
7176
7177       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7178
7179 Overview:
7180 """""""""
7181
7182 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7183 between operations.
7184
7185 Arguments:
7186 """"""""""
7187
7188 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7189 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7190 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7191
7192 Semantics:
7193 """"""""""
7194
7195 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7196 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7197 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7198 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7199 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7200 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7201 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7202 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7203 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7204 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7205 *happens-before* edge.
7206
7207 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7208 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7209 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7210
7211 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7212 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7213 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7214
7215 Example:
7216 """"""""
7217
7218 .. code-block:: llvm
7219
7220       fence acquire                          ; yields void
7221       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7222
7223 .. _i_cmpxchg:
7224
7225 '``cmpxchg``' Instruction
7226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7227
7228 Syntax:
7229 """""""
7230
7231 ::
7232
7233       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7234
7235 Overview:
7236 """""""""
7237
7238 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7239 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7240 equal, it tries to store a new value into the memory.
7241
7242 Arguments:
7243 """"""""""
7244
7245 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7246 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7247 address, and a new value to place at that address if the compared values
7248 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7249 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7250 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7251 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7252 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7253 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7254 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7255
7256 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7257 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7258 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7259 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7260 ``release`` or ``acq_rel``.
7261
7262 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7263 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7264 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7265 respect to all other code in the system.
7266
7267 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7268 equal to the size in memory of the operand.
7269
7270 Semantics:
7271 """"""""""
7272
7273 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7274 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7275 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7276 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7277
7278 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7279 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7280 matched.
7281
7282 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7283 if the value loaded equals ``cmp``.
7284
7285 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7286 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7287 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7288
7289 Example:
7290 """"""""
7291
7292 .. code-block:: llvm
7293
7294     entry:
7295       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7296       br label %loop
7297
7298     loop:
7299       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7300       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7301       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7302       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7303       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7304       br i1 %success, label %done, label %loop
7305
7306     done:
7307       ...
7308
7309 .. _i_atomicrmw:
7310
7311 '``atomicrmw``' Instruction
7312 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7313
7314 Syntax:
7315 """""""
7316
7317 ::
7318
7319       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7320
7321 Overview:
7322 """""""""
7323
7324 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7325
7326 Arguments:
7327 """"""""""
7328
7329 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7330 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7331 operation. The operation must be one of the following keywords:
7332
7333 -  xchg
7334 -  add
7335 -  sub
7336 -  and
7337 -  nand
7338 -  or
7339 -  xor
7340 -  max
7341 -  min
7342 -  umax
7343 -  umin
7344
7345 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7346 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7347 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7348 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7349 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7350 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7351 operations <volatile>`.
7352
7353 Semantics:
7354 """"""""""
7355
7356 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7357 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7358 value at the location is returned. The modification is specified by the
7359 operation argument:
7360
7361 -  xchg: ``*ptr = val``
7362 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7363 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7364 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7365 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7366 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7367 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7368 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7369 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7370 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7371    comparison)
7372 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7373    comparison)
7374
7375 Example:
7376 """"""""
7377
7378 .. code-block:: llvm
7379
7380       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7381
7382 .. _i_getelementptr:
7383
7384 '``getelementptr``' Instruction
7385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7386
7387 Syntax:
7388 """""""
7389
7390 ::
7391
7392       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7393       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7394       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7395
7396 Overview:
7397 """""""""
7398
7399 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7400 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7401 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7402 be used to calculate a vector of such addresses.
7403
7404 Arguments:
7405 """"""""""
7406
7407 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7408 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7409 base address to start from. The remaining arguments are indices
7410 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7411 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7412 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7413 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7414 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7415 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7416 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7417 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7418 would require loading the pointer before continuing calculation.
7419
7420 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7421 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7422 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7423 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7424 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7425 required to be constant. These integers are treated as signed values
7426 where relevant.
7427
7428 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7429 to LLVM:
7430
7431 .. code-block:: c
7432
7433     struct RT {
7434       char A;
7435       int B[10][20];
7436       char C;
7437     };
7438     struct ST {
7439       int X;
7440       double Y;
7441       struct RT Z;
7442     };
7443
7444     int *foo(struct ST *s) {
7445       return &s[1].Z.B[5][13];
7446     }
7447
7448 The LLVM code generated by Clang is:
7449
7450 .. code-block:: llvm
7451
7452     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7453     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7454
7455     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7456     entry:
7457       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7458       ret i32* %arrayidx
7459     }
7460
7461 Semantics:
7462 """"""""""
7463
7464 In the example above, the first index is indexing into the
7465 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7466 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7467 indexes into the third element of the structure, yielding a
7468 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7469 structure. The third index indexes into the second element of the
7470 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7471 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7472 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7473 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7474
7475 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7476 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7477 for the given testcase is equivalent to:
7478
7479 .. code-block:: llvm
7480
7481     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7482       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7483       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7484       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7485       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7486       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7487       ret i32* %t5
7488     }
7489
7490 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7491 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7492 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7493 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7494 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7495 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7496 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7497 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7498 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7499 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7500
7501 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7502 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7503 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7504 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7505 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7506 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7507 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7508 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7509 information.
7510
7511 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7512 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7513
7514 Example:
7515 """"""""
7516
7517 .. code-block:: llvm
7518
7519         ; yields [12 x i8]*:aptr
7520         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7521         ; yields i8*:vptr
7522         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7523         ; yields i8*:eptr
7524         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7525         ; yields i32*:iptr
7526         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7527
7528 Vector of pointers:
7529 """""""""""""""""""
7530
7531 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7532 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7533 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7534 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7535
7536 .. code-block:: llvm
7537
7538      ; All arguments are vectors:
7539      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7540      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7541
7542      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7543      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7544      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7545
7546      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7547      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7548      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7549
7550      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7551
7552 The two following instructions are equivalent:
7553
7554 .. code-block:: llvm
7555
7556      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7557        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7558        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7559        <4 x i32> %ind4,
7560        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7561
7562      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7563        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7564
7565 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7566 makes sense:
7567
7568 .. code-block:: c
7569
7570     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7571     double *A, B; int *C;
7572     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7573       A[i] = B[C[i]];
7574     }
7575
7576 .. code-block:: llvm
7577
7578     ; get pointers for 8 elements from array B
7579     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7580     ; load 8 elements from array B into A
7581     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7582          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7583
7584 Conversion Operations
7585 ---------------------
7586
7587 The instructions in this category are the conversion instructions
7588 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7589 various bit conversions on the operand.
7590
7591 '``trunc .. to``' Instruction
7592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7593
7594 Syntax:
7595 """""""
7596
7597 ::
7598
7599       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7600
7601 Overview:
7602 """""""""
7603
7604 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7605
7606 Arguments:
7607 """"""""""
7608
7609 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7610 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7611 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7612 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7613 types are not allowed.
7614
7615 Semantics:
7616 """"""""""
7617
7618 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7619 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7620 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7621 It will always truncate bits.
7622
7623 Example:
7624 """"""""
7625
7626 .. code-block:: llvm
7627
7628       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7629       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7630       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7631       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7632
7633 '``zext .. to``' Instruction
7634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7635
7636 Syntax:
7637 """""""
7638
7639 ::
7640
7641       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7642
7643 Overview:
7644 """""""""
7645
7646 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7647
7648 Arguments:
7649 """"""""""
7650
7651 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7652 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7653 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7654 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7655
7656 Semantics:
7657 """"""""""
7658
7659 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7660 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7661
7662 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7663
7664 Example:
7665 """"""""
7666
7667 .. code-block:: llvm
7668
7669       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7670       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7671       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7672
7673 '``sext .. to``' Instruction
7674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7675
7676 Syntax:
7677 """""""
7678
7679 ::
7680
7681       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7682
7683 Overview:
7684 """""""""
7685
7686 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7687
7688 Arguments:
7689 """"""""""
7690
7691 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7692 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7693 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7694 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7695
7696 Semantics:
7697 """"""""""
7698
7699 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7700 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7701 of the type ``ty2``.
7702
7703 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7704
7705 Example:
7706 """"""""
7707
7708 .. code-block:: llvm
7709
7710       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7711       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7712       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7713
7714 '``fptrunc .. to``' Instruction
7715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7716
7717 Syntax:
7718 """""""
7719
7720 ::
7721
7722       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7723
7724 Overview:
7725 """""""""
7726
7727 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7728
7729 Arguments:
7730 """"""""""
7731
7732 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7733 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7734 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7735 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7736
7737 Semantics:
7738 """"""""""
7739
7740 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7741 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7742 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7743 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7744 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7745 round to zero) is undefined.
7746
7747 Example:
7748 """"""""
7749
7750 .. code-block:: llvm
7751
7752       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7753       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7754
7755 '``fpext .. to``' Instruction
7756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7757
7758 Syntax:
7759 """""""
7760
7761 ::
7762
7763       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7764
7765 Overview:
7766 """""""""
7767
7768 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7769 point value.
7770
7771 Arguments:
7772 """"""""""
7773
7774 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7775 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7776 to. The source type must be smaller than the destination type.
7777
7778 Semantics:
7779 """"""""""
7780
7781 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7782 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7783 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7784 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7785 *no-op cast* for a floating point cast.
7786
7787 Example:
7788 """"""""
7789
7790 .. code-block:: llvm
7791
7792       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7793       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7794
7795 '``fptoui .. to``' Instruction
7796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7797
7798 Syntax:
7799 """""""
7800
7801 ::
7802
7803       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7804
7805 Overview:
7806 """""""""
7807
7808 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7809 integer equivalent of type ``ty2``.
7810
7811 Arguments:
7812 """"""""""
7813
7814 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7815 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7816 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7817 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7818 type with the same number of elements as ``ty``
7819
7820 Semantics:
7821 """"""""""
7822
7823 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7824 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7825 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7826 are undefined.
7827
7828 Example:
7829 """"""""
7830
7831 .. code-block:: llvm
7832
7833       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7834       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7835       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7836
7837 '``fptosi .. to``' Instruction
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 ::
7844
7845       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7846
7847 Overview:
7848 """""""""
7849
7850 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7851 ``value`` to type ``ty2``.
7852
7853 Arguments:
7854 """"""""""
7855
7856 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7857 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7858 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7859 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7860 type with the same number of elements as ``ty``
7861
7862 Semantics:
7863 """"""""""
7864
7865 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7866 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7867 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7868 are undefined.
7869
7870 Example:
7871 """"""""
7872
7873 .. code-block:: llvm
7874
7875       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7876       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7877       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7878
7879 '``uitofp .. to``' Instruction
7880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7881
7882 Syntax:
7883 """""""
7884
7885 ::
7886
7887       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7888
7889 Overview:
7890 """""""""
7891
7892 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7893 and converts that value to the ``ty2`` type.
7894
7895 Arguments:
7896 """"""""""
7897
7898 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7899 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7900 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7901 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7902 type with the same number of elements as ``ty``
7903
7904 Semantics:
7905 """"""""""
7906
7907 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7908 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7909 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7910 are undefined.
7911
7912 Example:
7913 """"""""
7914
7915 .. code-block:: llvm
7916
7917       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7918       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7919
7920 '``sitofp .. to``' Instruction
7921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7922
7923 Syntax:
7924 """""""
7925
7926 ::
7927
7928       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7929
7930 Overview:
7931 """""""""
7932
7933 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7934 converts that value to the ``ty2`` type.
7935
7936 Arguments:
7937 """"""""""
7938
7939 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7940 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7941 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7942 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7943 type with the same number of elements as ``ty``
7944
7945 Semantics:
7946 """"""""""
7947
7948 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7949 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7950 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7951 undefined.
7952
7953 Example:
7954 """"""""
7955
7956 .. code-block:: llvm
7957
7958       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7959       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7960
7961 .. _i_ptrtoint:
7962
7963 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7965
7966 Syntax:
7967 """""""
7968
7969 ::
7970
7971       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7972
7973 Overview:
7974 """""""""
7975
7976 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7977 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7978
7979 Arguments:
7980 """"""""""
7981
7982 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7983 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7984 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7985 a vector of integers type.
7986
7987 Semantics:
7988 """"""""""
7989
7990 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7991 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7992 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7993 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7994 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7995 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7996 change.
7997
7998 Example:
7999 """"""""
8000
8001 .. code-block:: llvm
8002
8003       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
8004       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
8005       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
8006
8007 .. _i_inttoptr:
8008
8009 '``inttoptr .. to``' Instruction
8010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8011
8012 Syntax:
8013 """""""
8014
8015 ::
8016
8017       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8018
8019 Overview:
8020 """""""""
8021
8022 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
8023 pointer type, ``ty2``.
8024
8025 Arguments:
8026 """"""""""
8027
8028 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
8029 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
8030 type.
8031
8032 Semantics:
8033 """"""""""
8034
8035 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
8036 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
8037 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
8038 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
8039 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
8040 nothing is done (*no-op cast*).
8041
8042 Example:
8043 """"""""
8044
8045 .. code-block:: llvm
8046
8047       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
8048       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
8049       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
8050       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
8051
8052 .. _i_bitcast:
8053
8054 '``bitcast .. to``' Instruction
8055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8056
8057 Syntax:
8058 """""""
8059
8060 ::
8061
8062       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
8063
8064 Overview:
8065 """""""""
8066
8067 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
8068 changing any bits.
8069
8070 Arguments:
8071 """"""""""
8072
8073 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
8074 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
8075 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
8076 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
8077 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
8078 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
8079 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
8080 long as they have the same size).
8081
8082 Semantics:
8083 """"""""""
8084
8085 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
8086 is always a *no-op cast* because no bits change with this
8087 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
8088 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
8089 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
8090 pointers) types with the same address space through this instruction.
8091 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
8092 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
8093
8094 Example:
8095 """"""""
8096
8097 .. code-block:: llvm
8098
8099       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
8100       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
8101       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
8102       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
8103
8104 .. _i_addrspacecast:
8105
8106 '``addrspacecast .. to``' Instruction
8107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8108
8109 Syntax:
8110 """""""
8111
8112 ::
8113
8114       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
8115
8116 Overview:
8117 """""""""
8118
8119 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
8120 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
8121
8122 Arguments:
8123 """"""""""
8124
8125 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
8126 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
8127 address space.
8128
8129 Semantics:
8130 """"""""""
8131
8132 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
8133 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
8134 value modification, depending on the target and the address space
8135 pair. Pointer conversions within the same address space must be
8136 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
8137 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
8138 location.
8139
8140 Example:
8141 """"""""
8142
8143 .. code-block:: llvm
8144
8145       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8146       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8147       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8148
8149 .. _otherops:
8150
8151 Other Operations
8152 ----------------
8153
8154 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8155 which defy better classification.
8156
8157 .. _i_icmp:
8158
8159 '``icmp``' Instruction
8160 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8161
8162 Syntax:
8163 """""""
8164
8165 ::
8166
8167       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8168
8169 Overview:
8170 """""""""
8171
8172 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8173 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8174 pointer, or pointer vector operands.
8175
8176 Arguments:
8177 """"""""""
8178
8179 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8180 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8181 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8182
8183 #. ``eq``: equal
8184 #. ``ne``: not equal
8185 #. ``ugt``: unsigned greater than
8186 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8187 #. ``ult``: unsigned less than
8188 #. ``ule``: unsigned less or equal
8189 #. ``sgt``: signed greater than
8190 #. ``sge``: signed greater or equal
8191 #. ``slt``: signed less than
8192 #. ``sle``: signed less or equal
8193
8194 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8195 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8196 must also be identical types.
8197
8198 Semantics:
8199 """"""""""
8200
8201 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8202 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8203 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8204
8205 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8206    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8207 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8208    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8209 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8210    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8211 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8212    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8213 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8214    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8215 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8216    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8217 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8218    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8219 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8220    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8221 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8222    if ``op1`` is less than ``op2``.
8223 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8224    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8225
8226 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8227 are compared as if they were integers.
8228
8229 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8230 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8231 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8232
8233 Example:
8234 """"""""
8235
8236 .. code-block:: llvm
8237
8238       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8239       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8240       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8241       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8242       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8243       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8244
8245 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8246 ``icmp`` instruction.
8247
8248 .. _i_fcmp:
8249
8250 '``fcmp``' Instruction
8251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8252
8253 Syntax:
8254 """""""
8255
8256 ::
8257
8258       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8259
8260 Overview:
8261 """""""""
8262
8263 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8264 values based on comparison of its operands.
8265
8266 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8267 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8268
8269 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8270 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8271 compared.
8272
8273 Arguments:
8274 """"""""""
8275
8276 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8277 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8278 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8279
8280 #. ``false``: no comparison, always returns false
8281 #. ``oeq``: ordered and equal
8282 #. ``ogt``: ordered and greater than
8283 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8284 #. ``olt``: ordered and less than
8285 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8286 #. ``one``: ordered and not equal
8287 #. ``ord``: ordered (no nans)
8288 #. ``ueq``: unordered or equal
8289 #. ``ugt``: unordered or greater than
8290 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8291 #. ``ult``: unordered or less than
8292 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8293 #. ``une``: unordered or not equal
8294 #. ``uno``: unordered (either nans)
8295 #. ``true``: no comparison, always returns true
8296
8297 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8298 that either operand may be a QNAN.
8299
8300 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8301 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8302 type. They must have identical types.
8303
8304 Semantics:
8305 """"""""""
8306
8307 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8308 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8309 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8310 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8311
8312 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8313 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8314    is equal to ``op2``.
8315 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8316    is greater than ``op2``.
8317 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8318    is greater than or equal to ``op2``.
8319 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8320    is less than ``op2``.
8321 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8322    is less than or equal to ``op2``.
8323 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8324    is not equal to ``op2``.
8325 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8326 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8327    equal to ``op2``.
8328 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8329    greater than ``op2``.
8330 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8331    greater than or equal to ``op2``.
8332 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8333    less than ``op2``.
8334 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8335    less than or equal to ``op2``.
8336 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8337    not equal to ``op2``.
8338 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8339 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8340
8341 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8342 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8343 otherwise unsafe floating point optimizations.
8344
8345 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8346 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8347 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8348 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8349
8350 Example:
8351 """"""""
8352
8353 .. code-block:: llvm
8354
8355       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8356       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8357       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8358       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8359
8360 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8361 ``fcmp`` instruction.
8362
8363 .. _i_phi:
8364
8365 '``phi``' Instruction
8366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8367
8368 Syntax:
8369 """""""
8370
8371 ::
8372
8373       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8374
8375 Overview:
8376 """""""""
8377
8378 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8379 graph representing the function.
8380
8381 Arguments:
8382 """"""""""
8383
8384 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8385 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8386 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8387 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8388 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8389 label arguments.
8390
8391 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8392 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8393 block.
8394
8395 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8396 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8397 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8398 instruction's return value on the same edge).
8399
8400 Semantics:
8401 """"""""""
8402
8403 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8404 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8405 executed just prior to the current block.
8406
8407 Example:
8408 """"""""
8409
8410 .. code-block:: llvm
8411
8412     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8413       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8414       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8415       br label %Loop
8416
8417 .. _i_select:
8418
8419 '``select``' Instruction
8420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8421
8422 Syntax:
8423 """""""
8424
8425 ::
8426
8427       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8428
8429       selty is either i1 or {<N x i1>}
8430
8431 Overview:
8432 """""""""
8433
8434 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8435 condition, without IR-level branching.
8436
8437 Arguments:
8438 """"""""""
8439
8440 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8441 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8442 class <t_firstclass>` type.
8443
8444 Semantics:
8445 """"""""""
8446
8447 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8448 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8449 argument.
8450
8451 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8452 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8453
8454 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8455 same size, then an entire vector is selected.
8456
8457 Example:
8458 """"""""
8459
8460 .. code-block:: llvm
8461
8462       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8463
8464 .. _i_call:
8465
8466 '``call``' Instruction
8467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8468
8469 Syntax:
8470 """""""
8471
8472 ::
8473
8474       <result> = [tail | musttail | notail ] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8475                    [ operand bundles ]
8476
8477 Overview:
8478 """""""""
8479
8480 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8481
8482 Arguments:
8483 """"""""""
8484
8485 This instruction requires several arguments:
8486
8487 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8488    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8489    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8490    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8491    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8492
8493    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8494       recursive cycle in the call graph.
8495    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8496       forwarded in place.
8497
8498    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8499    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8500    rules:
8501
8502    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8503      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8504    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8505      produced by the call or void.
8506    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8507      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8508      in address space.
8509    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8510    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8511      returned, and inalloca, must match.
8512    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8513      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8514      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8515
8516    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8517    the following conditions are met:
8518
8519    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8520    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8521       uses value of call or is void).
8522    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8523       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8524    -  `Platform-specific constraints are
8525       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8526
8527 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8528    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8529    call optimization from being performed on the call.
8530
8531 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8532    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8533    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8534    calling convention of the call must match the calling convention of
8535    the target function, or else the behavior is undefined.
8536 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8537    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8538    are valid here.
8539 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8540    type of the return value. Functions that return no value are marked
8541    ``void``.
8542 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8543    being invoked. The argument types must match the types implied by
8544    this signature. This type can be omitted if the function is not
8545    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8546    function.
8547 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8548    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8549    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8550    to function value.
8551 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8552    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8553    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8554    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8555    extra arguments can be specified.
8556 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8557    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8558    attributes are valid here.
8559 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8560
8561 Semantics:
8562 """"""""""
8563
8564 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8565 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8566 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8567 flow continues with the instruction after the function call, and the
8568 return value of the function is bound to the result argument.
8569
8570 Example:
8571 """"""""
8572
8573 .. code-block:: llvm
8574
8575       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8576       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8577       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8578       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8579       call void %foo(i8 97 signext)
8580
8581       %struct.A = type { i32, i8 }
8582       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8583       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8584       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8585       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8586       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8587
8588 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8589 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8590 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8591 This is something we'd like to change in the future to provide better
8592 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8593
8594 .. _i_va_arg:
8595
8596 '``va_arg``' Instruction
8597 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8598
8599 Syntax:
8600 """""""
8601
8602 ::
8603
8604       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8605
8606 Overview:
8607 """""""""
8608
8609 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8610 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8611 the ``va_arg`` macro in C.
8612
8613 Arguments:
8614 """"""""""
8615
8616 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8617 argument. It returns a value of the specified argument type and
8618 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8619 type of ``va_list`` is target specific.
8620
8621 Semantics:
8622 """"""""""
8623
8624 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8625 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8626 the next argument. For more information, see the variable argument
8627 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8628
8629 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8630 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8631 function.
8632
8633 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8634 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8635
8636 Example:
8637 """"""""
8638
8639 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8640
8641 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8642 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8643 types on any target.
8644
8645 .. _i_landingpad:
8646
8647 '``landingpad``' Instruction
8648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8649
8650 Syntax:
8651 """""""
8652
8653 ::
8654
8655       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8656       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8657
8658       <clause> := catch <type> <value>
8659       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8660
8661 Overview:
8662 """""""""
8663
8664 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8665 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8666 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8667 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8668 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8669 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8670
8671 Arguments:
8672 """"""""""
8673
8674 The optional
8675 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8676
8677 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8678 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8679 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8680 clause takes an array constant as its argument. Use
8681 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8682 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8683 the ``cleanup`` flag.
8684
8685 Semantics:
8686 """"""""""
8687
8688 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8689 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8690 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8691 calling conventions, how the personality function results are
8692 represented in LLVM IR is target specific.
8693
8694 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8695 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8696 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8697 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8698 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8699 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8700 unwinding continues further up the call stack.
8701
8702 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8703
8704 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8705    of an '``invoke``' instruction.
8706 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8707    first non-PHI instruction.
8708 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8709    pad block.
8710 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8711    '``landingpad``' instruction.
8712
8713 Example:
8714 """"""""
8715
8716 .. code-block:: llvm
8717
8718       ;; A landing pad which can catch an integer.
8719       %res = landingpad { i8*, i32 }
8720                catch i8** @_ZTIi
8721       ;; A landing pad that is a cleanup.
8722       %res = landingpad { i8*, i32 }
8723                cleanup
8724       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8725       %res = landingpad { i8*, i32 }
8726                catch i8** @_ZTIi
8727                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8728
8729 .. _i_cleanuppad:
8730
8731 '``cleanuppad``' Instruction
8732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8733
8734 Syntax:
8735 """""""
8736
8737 ::
8738
8739       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8740
8741 Overview:
8742 """""""""
8743
8744 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8745 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8746 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8747 transfer control to run cleanup actions.
8748 The ``args`` correspond to whatever additional
8749 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8750 execute the cleanup.
8751 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8752 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`
8753 and :ref:`cleanupendpads <i_cleanupendpad>`.
8754
8755 Arguments:
8756 """"""""""
8757
8758 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8759 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8760
8761 Semantics:
8762 """"""""""
8763
8764 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8765 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8766 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8767 As with calling conventions, how the personality function results are
8768 represented in LLVM IR is target specific.
8769
8770 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8771
8772 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8773    an exceptional instruction.
8774 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8775    first non-PHI instruction.
8776 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8777    cleanup block.
8778 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8779    '``cleanuppad``' instruction.
8780 -  All '``cleanupret``'s and '``cleanupendpad``'s which consume a ``cleanuppad``
8781    must have the same exceptional successor.
8782 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8783    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8784    consumes the ``cleanuppad``.
8785 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8786    itself without first executing a ``cleanupret`` or ``cleanupendpad`` that
8787    consumes the ``cleanuppad``.
8788
8789 Example:
8790 """"""""
8791
8792 .. code-block:: llvm
8793
8794       %tok = cleanuppad []
8795
8796 .. _intrinsics:
8797
8798 Intrinsic Functions
8799 ===================
8800
8801 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8802 have well known names and semantics and are required to follow certain
8803 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8804 for the LLVM language that does not require changing all of the
8805 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8806 reader/writer, the parser, etc...).
8807
8808 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8809 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8810 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8811 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8812 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8813 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8814 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8815 are added that they be documented here.
8816
8817 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8818 represents a family of functions that perform the same operation but on
8819 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8820 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8821 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8822 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8823 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8824 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8825 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8826 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8827 argument or the result.
8828
8829 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8830 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8831 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8832 whose type is matched against another type do not. For example, the
8833 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8834 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8835 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8836 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8837 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8838 type is matched against the return type, it does not require its own
8839 name suffix.
8840
8841 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8842 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8843
8844 .. _int_varargs:
8845
8846 Variable Argument Handling Intrinsics
8847 -------------------------------------
8848
8849 Variable argument support is defined in LLVM with the
8850 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8851 functions. These functions are related to the similarly named macros
8852 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8853
8854 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8855 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8856 does not define what this type is, so all transformations should be
8857 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8858
8859 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8860 variable argument handling intrinsic functions are used.
8861
8862 .. code-block:: llvm
8863
8864     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8865     ; it is merely an i8*.
8866     %struct.va_list = type { i8* }
8867
8868     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8869     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8870
8871     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8872       ; Initialize variable argument processing
8873       %ap = alloca %struct.va_list
8874       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8875       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8876
8877       ; Read a single integer argument
8878       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8879
8880       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8881       %aq = alloca i8*
8882       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8883       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8884       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8885
8886       ; Stop processing of arguments.
8887       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8888       ret i32 %tmp
8889     }
8890
8891     declare void @llvm.va_start(i8*)
8892     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8893     declare void @llvm.va_end(i8*)
8894
8895 .. _int_va_start:
8896
8897 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8899
8900 Syntax:
8901 """""""
8902
8903 ::
8904
8905       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8906
8907 Overview:
8908 """""""""
8909
8910 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8911 subsequent use by ``va_arg``.
8912
8913 Arguments:
8914 """"""""""
8915
8916 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8917
8918 Semantics:
8919 """"""""""
8920
8921 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8922 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8923 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8924 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8925 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8926 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8927 that out.
8928
8929 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8931
8932 Syntax:
8933 """""""
8934
8935 ::
8936
8937       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8938
8939 Overview:
8940 """""""""
8941
8942 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8943 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8944
8945 Arguments:
8946 """"""""""
8947
8948 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8949
8950 Semantics:
8951 """"""""""
8952
8953 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8954 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8955 element to which the argument points. Calls to
8956 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8957 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8958 ``llvm.va_end``.
8959
8960 .. _int_va_copy:
8961
8962 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8964
8965 Syntax:
8966 """""""
8967
8968 ::
8969
8970       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8971
8972 Overview:
8973 """""""""
8974
8975 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8976 from the source argument list to the destination argument list.
8977
8978 Arguments:
8979 """"""""""
8980
8981 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8982 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8983
8984 Semantics:
8985 """"""""""
8986
8987 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8988 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8989 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8990 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8991 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8992
8993 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8994 --------------------------------------
8995
8996 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8997 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8998 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8999 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
9000
9001 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
9002 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
9003 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
9004 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
9005 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
9006 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
9007
9008 Experimental Statepoint Intrinsics
9009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9010
9011 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
9012 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
9013 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
9014 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
9015 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
9016 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
9017 described in :doc:`Statepoints`.
9018
9019 .. _int_gcroot:
9020
9021 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
9022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9023
9024 Syntax:
9025 """""""
9026
9027 ::
9028
9029       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
9030
9031 Overview:
9032 """""""""
9033
9034 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
9035 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
9036
9037 Arguments:
9038 """"""""""
9039
9040 The first argument specifies the address of a stack object that contains
9041 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
9042 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
9043 root.
9044
9045 Semantics:
9046 """"""""""
9047
9048 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
9049 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
9050 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
9051 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
9052 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
9053
9054 .. _int_gcread:
9055
9056 '``llvm.gcread``' Intrinsic
9057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9058
9059 Syntax:
9060 """""""
9061
9062 ::
9063
9064       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
9065
9066 Overview:
9067 """""""""
9068
9069 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
9070 locations, allowing garbage collector implementations that require read
9071 barriers.
9072
9073 Arguments:
9074 """"""""""
9075
9076 The second argument is the address to read from, which should be an
9077 address allocated from the garbage collector. The first object is a
9078 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
9079 runtime (otherwise null).
9080
9081 Semantics:
9082 """"""""""
9083
9084 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
9085 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9086 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
9087 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9088 algorithm <gc>`.
9089
9090 .. _int_gcwrite:
9091
9092 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9094
9095 Syntax:
9096 """""""
9097
9098 ::
9099
9100       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9101
9102 Overview:
9103 """""""""
9104
9105 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9106 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9107 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9108
9109 Arguments:
9110 """"""""""
9111
9112 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9113 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9114 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9115 object, Obj may be null.
9116
9117 Semantics:
9118 """"""""""
9119
9120 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9121 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9122 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9123 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9124 algorithm <gc>`.
9125
9126 Code Generator Intrinsics
9127 -------------------------
9128
9129 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9130 may only be implemented with code generator support.
9131
9132 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9134
9135 Syntax:
9136 """""""
9137
9138 ::
9139
9140       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9141
9142 Overview:
9143 """""""""
9144
9145 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9146 target-specific value indicating the return address of the current
9147 function or one of its callers.
9148
9149 Arguments:
9150 """"""""""
9151
9152 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9153 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9154 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9155 value.
9156
9157 Semantics:
9158 """"""""""
9159
9160 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9161 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9162 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9163 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9164 used for debugging purposes.
9165
9166 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9167 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9168 of the obvious source-language caller.
9169
9170 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9171 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9172
9173 Syntax:
9174 """""""
9175
9176 ::
9177
9178       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9179
9180 Overview:
9181 """""""""
9182
9183 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9184 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9185
9186 Arguments:
9187 """"""""""
9188
9189 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9190 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9191 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9192 value.
9193
9194 Semantics:
9195 """"""""""
9196
9197 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9198 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9199 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9200 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9201 used for debugging purposes.
9202
9203 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9204 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9205 of the obvious source-language caller.
9206
9207 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9209
9210 Syntax:
9211 """""""
9212
9213 ::
9214
9215       declare void @llvm.localescape(...)
9216       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9217
9218 Overview:
9219 """""""""
9220
9221 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9222 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9223 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9224 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9225
9226 Arguments:
9227 """"""""""
9228
9229 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9230 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9231 once, and it can only do so from the entry block.
9232
9233 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9234 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9235 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9236 other modules.
9237
9238 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9239 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9240 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9241 pointer in platform-specific ways.
9242
9243 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9244 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9245
9246 Semantics:
9247 """"""""""
9248
9249 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9250 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9251 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9252 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9253 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9254 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9255 '``llvm.localrecover``'.
9256
9257 .. _int_read_register:
9258 .. _int_write_register:
9259
9260 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9262
9263 Syntax:
9264 """""""
9265
9266 ::
9267
9268       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9269       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9270       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9271       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9272       !0 = !{!"sp\00"}
9273
9274 Overview:
9275 """""""""
9276
9277 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9278 provides access to the named register. The register must be valid on
9279 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9280 with the register being read.
9281
9282 Semantics:
9283 """"""""""
9284
9285 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9286 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9287 the current value of the register, where possible.
9288
9289 This is useful to implement named register global variables that need
9290 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9291 bare-metal programs including OS kernels.
9292
9293 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9294 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9295 allocatable registers are not supported.
9296
9297 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9298 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9299 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9300 registers.
9301
9302 .. _int_stacksave:
9303
9304 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9306
9307 Syntax:
9308 """""""
9309
9310 ::
9311
9312       declare i8* @llvm.stacksave()
9313
9314 Overview:
9315 """""""""
9316
9317 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9318 of the function stack, for use with
9319 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9320 implementing language features like scoped automatic variable sized
9321 arrays in C99.
9322
9323 Semantics:
9324 """"""""""
9325
9326 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9327 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9328 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9329 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9330 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9331 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9332 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9333
9334 .. _int_stackrestore:
9335
9336 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9338
9339 Syntax:
9340 """""""
9341
9342 ::
9343
9344       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9345
9346 Overview:
9347 """""""""
9348
9349 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9350 the function stack to the state it was in when the corresponding
9351 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9352 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9353 sized arrays in C99.
9354
9355 Semantics:
9356 """"""""""
9357
9358 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9359
9360 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9361
9362 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9363 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9364
9365 Syntax:
9366 """""""
9367
9368 ::
9369
9370       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9371       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9372
9373       Overview:
9374       """""""""
9375
9376       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9377       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9378       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9379       intendend for use in combination with
9380       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9381       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9382       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9383
9384 Semantics:
9385 """"""""""
9386
9387       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9388       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9389       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9390       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9391       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9392       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9393       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9394
9395       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9396       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9397       compile-time-known constant value.
9398
9399       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9400       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9401
9402 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9404
9405 Syntax:
9406 """""""
9407
9408 ::
9409
9410       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9411
9412 Overview:
9413 """""""""
9414
9415 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9416 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9417 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9418 its performance characteristics.
9419
9420 Arguments:
9421 """"""""""
9422
9423 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9424 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9425 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9426 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9427 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9428 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9429 arguments must be constant integers.
9430
9431 Semantics:
9432 """"""""""
9433
9434 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9435 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9436 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9437 the processor cache for better performance.
9438
9439 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9441
9442 Syntax:
9443 """""""
9444
9445 ::
9446
9447       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9448
9449 Overview:
9450 """""""""
9451
9452 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9453 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9454 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9455 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9456 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9457 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9458 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9459 allow correlations of simulation runs.
9460
9461 Arguments:
9462 """"""""""
9463
9464 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9465
9466 Semantics:
9467 """"""""""
9468
9469 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9470 that do not support this intrinsic may ignore it.
9471
9472 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9474
9475 Syntax:
9476 """""""
9477
9478 ::
9479
9480       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9481
9482 Overview:
9483 """""""""
9484
9485 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9486 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9487 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9488 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9489 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9490 timings.
9491
9492 Semantics:
9493 """"""""""
9494
9495 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9496 memory. Implementations are allowed to either return a application
9497 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9498 is lowered to a constant 0.
9499
9500 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9501 running at and the host platform.
9502
9503 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9505
9506 Syntax:
9507 """""""
9508
9509 ::
9510
9511       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9512
9513 Overview:
9514 """""""""
9515
9516 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9517 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9518 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9519 flushes the instruction cache.
9520
9521 Semantics:
9522 """"""""""
9523
9524 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9525 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9526 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9527 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9528 privileges.
9529
9530 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9531 time library.
9532
9533 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9534 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9535
9536 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9538
9539 Syntax:
9540 """""""
9541
9542 ::
9543
9544       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9545                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9546
9547 Overview:
9548 """""""""
9549
9550 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9551 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9552 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9553 program at runtime.
9554
9555 Arguments:
9556 """"""""""
9557
9558 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9559 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9560 (mangled) function name for a set of counters.
9561
9562 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9563 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9564 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9565 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9566 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9567
9568 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9569 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9570
9571 Semantics:
9572 """"""""""
9573
9574 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9575 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9576 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9577 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9578 the ``llvm-profdata`` tool.
9579
9580 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9581 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9582
9583 Syntax:
9584 """""""
9585
9586 ::
9587
9588       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9589                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9590                                                  i32 <index>)
9591
9592 Overview:
9593 """""""""
9594
9595 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9596 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9597 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9598 instrumented expressions take in a program at runtime.
9599
9600 Arguments:
9601 """"""""""
9602
9603 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9604 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9605 (mangled) function name for a set of counters.
9606
9607 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9608 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9609 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9610 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9611
9612 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9613 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9614 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9615 supported value profiling kinds are enumerated through the
9616 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9617 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9618 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9619
9620 Semantics:
9621 """"""""""
9622
9623 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9624 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9625 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9626 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9627 runtime library with proper arguments.
9628
9629 Standard C Library Intrinsics
9630 -----------------------------
9631
9632 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9633 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9634 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9635 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9636
9637 .. _int_memcpy:
9638
9639 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9641
9642 Syntax:
9643 """""""
9644
9645 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9646 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9647 support all bit widths however.
9648
9649 ::
9650
9651       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9652                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9653       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9654                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9655
9656 Overview:
9657 """""""""
9658
9659 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9660 source location to the destination location.
9661
9662 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9663 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9664 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9665
9666 Arguments:
9667 """"""""""
9668
9669 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9670 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9671 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9672 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9673 boolean indicating a volatile access.
9674
9675 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9676 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9677 are aligned to that boundary.
9678
9679 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9680 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9681 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9682
9683 Semantics:
9684 """"""""""
9685
9686 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9687 source location to the destination location, which are not allowed to
9688 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9689 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9690 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9691
9692 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9694
9695 Syntax:
9696 """""""
9697
9698 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9699 bit width and for different address space. Not all targets support all
9700 bit widths however.
9701
9702 ::
9703
9704       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9705                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9706       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9707                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9708
9709 Overview:
9710 """""""""
9711
9712 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9713 source location to the destination location. It is similar to the
9714 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9715 overlap.
9716
9717 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9718 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9719 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9720
9721 Arguments:
9722 """"""""""
9723
9724 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9725 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9726 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9727 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9728 boolean indicating a volatile access.
9729
9730 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9731 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9732 aligned to that boundary.
9733
9734 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9735 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9736 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9737
9738 Semantics:
9739 """"""""""
9740
9741 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9742 source location to the destination location, which may overlap. It
9743 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9744 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9745 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9746
9747 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9748 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9749
9750 Syntax:
9751 """""""
9752
9753 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9754 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9755 support all bit widths.
9756
9757 ::
9758
9759       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9760                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9761       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9762                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9763
9764 Overview:
9765 """""""""
9766
9767 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9768 particular byte value.
9769
9770 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9771 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9772 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9773
9774 Arguments:
9775 """"""""""
9776
9777 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9778 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9779 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9780 argument is the known alignment of the destination location.
9781
9782 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9783 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9784 that boundary.
9785
9786 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9787 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9788 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9789
9790 Semantics:
9791 """"""""""
9792
9793 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9794 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9795 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9796 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9797
9798 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9800
9801 Syntax:
9802 """""""
9803
9804 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9805 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9806 all types however.
9807
9808 ::
9809
9810       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9811       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9812       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9813       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9814       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9815
9816 Overview:
9817 """""""""
9818
9819 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9820 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9821 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9822 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9823 because there is no need to worry about errno being set).
9824 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9825
9826 Arguments:
9827 """"""""""
9828
9829 The argument and return value are floating point numbers of the same
9830 type.
9831
9832 Semantics:
9833 """"""""""
9834
9835 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9836 nonnegative floating point number.
9837
9838 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9840
9841 Syntax:
9842 """""""
9843
9844 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9845 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9846 all types however.
9847
9848 ::
9849
9850       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9851       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9852       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9853       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9854       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9855
9856 Overview:
9857 """""""""
9858
9859 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9860 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9861 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9862 used, the second argument remains a scalar integer value.
9863
9864 Arguments:
9865 """"""""""
9866
9867 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9868 raise to that power.
9869
9870 Semantics:
9871 """"""""""
9872
9873 This function returns the first value raised to the second power with an
9874 unspecified sequence of rounding operations.
9875
9876 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9877 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9878
9879 Syntax:
9880 """""""
9881
9882 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9883 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9884 all types however.
9885
9886 ::
9887
9888       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9889       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9890       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9891       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9892       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9893
9894 Overview:
9895 """""""""
9896
9897 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9898
9899 Arguments:
9900 """"""""""
9901
9902 The argument and return value are floating point numbers of the same
9903 type.
9904
9905 Semantics:
9906 """"""""""
9907
9908 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9909 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9910 conditions in the same way.
9911
9912 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9914
9915 Syntax:
9916 """""""
9917
9918 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9919 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9920 all types however.
9921
9922 ::
9923
9924       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9925       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9926       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9927       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9928       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9929
9930 Overview:
9931 """""""""
9932
9933 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9934
9935 Arguments:
9936 """"""""""
9937
9938 The argument and return value are floating point numbers of the same
9939 type.
9940
9941 Semantics:
9942 """"""""""
9943
9944 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9945 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9946 conditions in the same way.
9947
9948 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9950
9951 Syntax:
9952 """""""
9953
9954 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9955 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9956 all types however.
9957
9958 ::
9959
9960       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9961       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9962       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9963       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9964       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9965
9966 Overview:
9967 """""""""
9968
9969 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9970 specified (positive or negative) power.
9971
9972 Arguments:
9973 """"""""""
9974
9975 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9976 to raise to that power.
9977
9978 Semantics:
9979 """"""""""
9980
9981 This function returns the first value raised to the second power,
9982 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9983 handles error conditions in the same way.
9984
9985 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9987
9988 Syntax:
9989 """""""
9990
9991 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9992 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9993 all types however.
9994
9995 ::
9996
9997       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9998       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9999       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
10000       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
10001       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10002
10003 Overview:
10004 """""""""
10005
10006 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
10007
10008 Arguments:
10009 """"""""""
10010
10011 The argument and return value are floating point numbers of the same
10012 type.
10013
10014 Semantics:
10015 """"""""""
10016
10017 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
10018 would, and handles error conditions in the same way.
10019
10020 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
10021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10022
10023 Syntax:
10024 """""""
10025
10026 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
10027 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10028 all types however.
10029
10030 ::
10031
10032       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
10033       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
10034       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
10035       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
10036       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10037
10038 Overview:
10039 """""""""
10040
10041 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
10042
10043 Arguments:
10044 """"""""""
10045
10046 The argument and return value are floating point numbers of the same
10047 type.
10048
10049 Semantics:
10050 """"""""""
10051
10052 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
10053 would, and handles error conditions in the same way.
10054
10055 '``llvm.log.*``' Intrinsic
10056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10057
10058 Syntax:
10059 """""""
10060
10061 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
10062 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10063 all types however.
10064
10065 ::
10066
10067       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
10068       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
10069       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
10070       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
10071       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10072
10073 Overview:
10074 """""""""
10075
10076 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
10077
10078 Arguments:
10079 """"""""""
10080
10081 The argument and return value are floating point numbers of the same
10082 type.
10083
10084 Semantics:
10085 """"""""""
10086
10087 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
10088 would, and handles error conditions in the same way.
10089
10090 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10092
10093 Syntax:
10094 """""""
10095
10096 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10097 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10098 all types however.
10099
10100 ::
10101
10102       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10103       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10104       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10105       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10106       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10107
10108 Overview:
10109 """""""""
10110
10111 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
10112
10113 Arguments:
10114 """"""""""
10115
10116 The argument and return value are floating point numbers of the same
10117 type.
10118
10119 Semantics:
10120 """"""""""
10121
10122 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
10123 would, and handles error conditions in the same way.
10124
10125 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10127
10128 Syntax:
10129 """""""
10130
10131 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10132 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10133 all types however.
10134
10135 ::
10136
10137       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10138       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10139       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10140       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10141       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10142
10143 Overview:
10144 """""""""
10145
10146 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10147
10148 Arguments:
10149 """"""""""
10150
10151 The argument and return value are floating point numbers of the same
10152 type.
10153
10154 Semantics:
10155 """"""""""
10156
10157 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10158 would, and handles error conditions in the same way.
10159
10160 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10162
10163 Syntax:
10164 """""""
10165
10166 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10167 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10168 all types however.
10169
10170 ::
10171
10172       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10173       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10174       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10175       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10176       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10177
10178 Overview:
10179 """""""""
10180
10181 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10182 operation.
10183
10184 Arguments:
10185 """"""""""
10186
10187 The argument and return value are floating point numbers of the same
10188 type.
10189
10190 Semantics:
10191 """"""""""
10192
10193 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10194 would, and does not set errno.
10195
10196 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10198
10199 Syntax:
10200 """""""
10201
10202 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10203 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10204 all types however.
10205
10206 ::
10207
10208       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10209       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10210       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10211       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10212       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10213
10214 Overview:
10215 """""""""
10216
10217 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10218 operand.
10219
10220 Arguments:
10221 """"""""""
10222
10223 The argument and return value are floating point numbers of the same
10224 type.
10225
10226 Semantics:
10227 """"""""""
10228
10229 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10230 would, and handles error conditions in the same way.
10231
10232 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10234
10235 Syntax:
10236 """""""
10237
10238 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10239 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10240 all types however.
10241
10242 ::
10243
10244       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10245       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10246       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10247       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10248       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10249
10250 Overview:
10251 """""""""
10252
10253 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10254 arguments.
10255
10256
10257 Arguments:
10258 """"""""""
10259
10260 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10261 type.
10262
10263 Semantics:
10264 """"""""""
10265
10266 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10267 fmin.
10268
10269 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10270 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10271 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10272 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10273
10274 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10276
10277 Syntax:
10278 """""""
10279
10280 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10281 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10282 all types however.
10283
10284 ::
10285
10286       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10287       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10288       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10289       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10290       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10291
10292 Overview:
10293 """""""""
10294
10295 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10296 arguments.
10297
10298
10299 Arguments:
10300 """"""""""
10301
10302 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10303 type.
10304
10305 Semantics:
10306 """"""""""
10307 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10308 fmax.
10309
10310 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10311 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10312 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10313 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10314
10315 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10317
10318 Syntax:
10319 """""""
10320
10321 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10322 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10323 all types however.
10324
10325 ::
10326
10327       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10328       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10329       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10330       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10331       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10332
10333 Overview:
10334 """""""""
10335
10336 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10337 first operand and the sign of the second operand.
10338
10339 Arguments:
10340 """"""""""
10341
10342 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10343 type.
10344
10345 Semantics:
10346 """"""""""
10347
10348 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10349 functions would, and handles error conditions in the same way.
10350
10351 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10353
10354 Syntax:
10355 """""""
10356
10357 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10358 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10359 all types however.
10360
10361 ::
10362
10363       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10364       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10365       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10366       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10367       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10368
10369 Overview:
10370 """""""""
10371
10372 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10373
10374 Arguments:
10375 """"""""""
10376
10377 The argument and return value are floating point numbers of the same
10378 type.
10379
10380 Semantics:
10381 """"""""""
10382
10383 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10384 would, and handles error conditions in the same way.
10385
10386 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10388
10389 Syntax:
10390 """""""
10391
10392 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10393 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10394 all types however.
10395
10396 ::
10397
10398       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10399       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10400       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10401       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10402       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10403
10404 Overview:
10405 """""""""
10406
10407 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10408
10409 Arguments:
10410 """"""""""
10411
10412 The argument and return value are floating point numbers of the same
10413 type.
10414
10415 Semantics:
10416 """"""""""
10417
10418 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10419 would, and handles error conditions in the same way.
10420
10421 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10423
10424 Syntax:
10425 """""""
10426
10427 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10428 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10429 all types however.
10430
10431 ::
10432
10433       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10434       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10435       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10436       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10437       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10438
10439 Overview:
10440 """""""""
10441
10442 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10443 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10444
10445 Arguments:
10446 """"""""""
10447
10448 The argument and return value are floating point numbers of the same
10449 type.
10450
10451 Semantics:
10452 """"""""""
10453
10454 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10455 would, and handles error conditions in the same way.
10456
10457 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10458 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10459
10460 Syntax:
10461 """""""
10462
10463 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10464 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10465 all types however.
10466
10467 ::
10468
10469       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10470       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10471       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10472       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10473       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10474
10475 Overview:
10476 """""""""
10477
10478 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10479 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10480 operand isn't an integer.
10481
10482 Arguments:
10483 """"""""""
10484
10485 The argument and return value are floating point numbers of the same
10486 type.
10487
10488 Semantics:
10489 """"""""""
10490
10491 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10492 would, and handles error conditions in the same way.
10493
10494 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10496
10497 Syntax:
10498 """""""
10499
10500 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10501 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10502 all types however.
10503
10504 ::
10505
10506       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10507       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10508       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10509       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10510       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10511
10512 Overview:
10513 """""""""
10514
10515 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10516 nearest integer.
10517
10518 Arguments:
10519 """"""""""
10520
10521 The argument and return value are floating point numbers of the same
10522 type.
10523
10524 Semantics:
10525 """"""""""
10526
10527 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10528 functions would, and handles error conditions in the same way.
10529
10530 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10531 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10532
10533 Syntax:
10534 """""""
10535
10536 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10537 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10538 all types however.
10539
10540 ::
10541
10542       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10543       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10544       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10545       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10546       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10547
10548 Overview:
10549 """""""""
10550
10551 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10552 nearest integer.
10553
10554 Arguments:
10555 """"""""""
10556
10557 The argument and return value are floating point numbers of the same
10558 type.
10559
10560 Semantics:
10561 """"""""""
10562
10563 This function returns the same values as the libm ``round``
10564 functions would, and handles error conditions in the same way.
10565
10566 Bit Manipulation Intrinsics
10567 ---------------------------
10568
10569 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10570 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10571
10572 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10574
10575 Syntax:
10576 """""""
10577
10578 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10579 integer type.
10580
10581 ::
10582
10583       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10584       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10585       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10586
10587 Overview:
10588 """""""""
10589
10590 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10591 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10592 ``0b7654321``.
10593
10594 Semantics:
10595 """"""""""
10596
10597 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10598 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10599
10600 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10601 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10602
10603 Syntax:
10604 """""""
10605
10606 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10607 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10608
10609 ::
10610
10611       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10612       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10613       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10614
10615 Overview:
10616 """""""""
10617
10618 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10619 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10620 These are useful for performing operations on data that is not in the
10621 target's native byte order.
10622
10623 Semantics:
10624 """"""""""
10625
10626 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10627 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10628 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10629 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10630 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10631 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10632 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10633 respectively).
10634
10635 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10636 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10637
10638 Syntax:
10639 """""""
10640
10641 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10642 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10643 support all bit widths or vector types, however.
10644
10645 ::
10646
10647       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10648       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10649       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10650       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10651       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10652       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10653
10654 Overview:
10655 """""""""
10656
10657 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10658 in a value.
10659
10660 Arguments:
10661 """"""""""
10662
10663 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10664 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10665 match the argument type.
10666
10667 Semantics:
10668 """"""""""
10669
10670 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10671 each element of a vector.
10672
10673 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10675
10676 Syntax:
10677 """""""
10678
10679 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10680 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10681 targets support all bit widths or vector types, however.
10682
10683 ::
10684
10685       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10686       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10687       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10688       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10689       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10690       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10691
10692 Overview:
10693 """""""""
10694
10695 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10696 leading zeros in a variable.
10697
10698 Arguments:
10699 """"""""""
10700
10701 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10702 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10703 type must match the first argument type.
10704
10705 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10706 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10707 defined result. Historically some architectures did not provide a
10708 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10709 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10710
10711 Semantics:
10712 """"""""""
10713
10714 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10715 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10716 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10717 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10718 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10719
10720 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10722
10723 Syntax:
10724 """""""
10725
10726 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10727 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10728 support all bit widths or vector types, however.
10729
10730 ::
10731
10732       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10733       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10734       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10735       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10736       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10737       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10738
10739 Overview:
10740 """""""""
10741
10742 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10743 trailing zeros.
10744
10745 Arguments:
10746 """"""""""
10747
10748 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10749 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10750 type must match the first argument type.
10751
10752 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10753 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10754 defined result. Historically some architectures did not provide a
10755 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10756 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10757
10758 Semantics:
10759 """"""""""
10760
10761 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10762 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10763 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10764 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10765 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10766
10767 .. _int_overflow:
10768
10769 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10770 -----------------------------------
10771
10772 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10773
10774 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10776
10777 Syntax:
10778 """""""
10779
10780 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10781 on any integer bit width.
10782
10783 ::
10784
10785       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10786       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10787       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10788
10789 Overview:
10790 """""""""
10791
10792 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10793 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10794 occurred during the signed summation.
10795
10796 Arguments:
10797 """"""""""
10798
10799 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10800 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10801 bit width. The second element of the result structure must be of type
10802 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10803 addition.
10804
10805 Semantics:
10806 """"""""""
10807
10808 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10809 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10810 first element of which is the signed summation, and the second element
10811 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10812 overflow.
10813
10814 Examples:
10815 """""""""
10816
10817 .. code-block:: llvm
10818
10819       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10820       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10821       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10822       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10823
10824 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10825 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10826
10827 Syntax:
10828 """""""
10829
10830 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10831 on any integer bit width.
10832
10833 ::
10834
10835       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10836       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10837       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10838
10839 Overview:
10840 """""""""
10841
10842 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10843 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10844 occurred during the unsigned summation.
10845
10846 Arguments:
10847 """"""""""
10848
10849 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10850 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10851 bit width. The second element of the result structure must be of type
10852 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10853 addition.
10854
10855 Semantics:
10856 """"""""""
10857
10858 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10859 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10860 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10861 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10862
10863 Examples:
10864 """""""""
10865
10866 .. code-block:: llvm
10867
10868       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10869       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10870       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10871       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10872
10873 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10875
10876 Syntax:
10877 """""""
10878
10879 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10880 on any integer bit width.
10881
10882 ::
10883
10884       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10885       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10886       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10887
10888 Overview:
10889 """""""""
10890
10891 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10892 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10893 overflow occurred during the signed subtraction.
10894
10895 Arguments:
10896 """"""""""
10897
10898 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10899 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10900 bit width. The second element of the result structure must be of type
10901 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10902 subtraction.
10903
10904 Semantics:
10905 """"""""""
10906
10907 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10908 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10909 first element of which is the subtraction, and the second element of
10910 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10911 overflow.
10912
10913 Examples:
10914 """""""""
10915
10916 .. code-block:: llvm
10917
10918       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10919       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10920       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10921       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10922
10923 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10924 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10925
10926 Syntax:
10927 """""""
10928
10929 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10930 on any integer bit width.
10931
10932 ::
10933
10934       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10935       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10936       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10937
10938 Overview:
10939 """""""""
10940
10941 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10942 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10943 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10944
10945 Arguments:
10946 """"""""""
10947
10948 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10949 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10950 bit width. The second element of the result structure must be of type
10951 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10952 subtraction.
10953
10954 Semantics:
10955 """"""""""
10956
10957 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10958 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10959 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10960 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10961 overflow.
10962
10963 Examples:
10964 """""""""
10965
10966 .. code-block:: llvm
10967
10968       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10969       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10970       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10971       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10972
10973 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10975
10976 Syntax:
10977 """""""
10978
10979 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10980 on any integer bit width.
10981
10982 ::
10983
10984       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10985       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10986       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10987
10988 Overview:
10989 """""""""
10990
10991 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10992 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10993 overflow occurred during the signed multiplication.
10994
10995 Arguments:
10996 """"""""""
10997
10998 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10999 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11000 bit width. The second element of the result structure must be of type
11001 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
11002 multiplication.
11003
11004 Semantics:
11005 """"""""""
11006
11007 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11008 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11009 the first element of which is the multiplication, and the second element
11010 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
11011 overflow.
11012
11013 Examples:
11014 """""""""
11015
11016 .. code-block:: llvm
11017
11018       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11019       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11020       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11021       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11022
11023 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
11024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11025
11026 Syntax:
11027 """""""
11028
11029 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
11030 on any integer bit width.
11031
11032 ::
11033
11034       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
11035       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11036       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
11037
11038 Overview:
11039 """""""""
11040
11041 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11042 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
11043 overflow occurred during the unsigned multiplication.
11044
11045 Arguments:
11046 """"""""""
11047
11048 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
11049 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
11050 bit width. The second element of the result structure must be of type
11051 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
11052 multiplication.
11053
11054 Semantics:
11055 """"""""""
11056
11057 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
11058 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
11059 the first element of which is the multiplication, and the second
11060 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
11061 resulted in an overflow.
11062
11063 Examples:
11064 """""""""
11065
11066 .. code-block:: llvm
11067
11068       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
11069       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
11070       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
11071       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
11072
11073 Specialised Arithmetic Intrinsics
11074 ---------------------------------
11075
11076 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
11077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11078
11079 Syntax:
11080 """""""
11081
11082 ::
11083
11084       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
11085       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
11086
11087 Overview:
11088 """""""""
11089
11090 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11091 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
11092 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11093 defined by IEEE-754-2008 to be:
11094
11095 ::
11096
11097       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11098       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11099       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11100
11101 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11102 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11103 according to section 6.2.
11104
11105 Examples of non-canonical encodings:
11106
11107 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11108   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11109 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
11110   encodings.
11111 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11112   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
11113   a zero of the same sign by this operation.
11114
11115 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11116 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11117 quiet NaN result.
11118
11119 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11120 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11121 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11122 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11123
11124 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11125
11126 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11127 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11128   to ``(x == y)``
11129
11130 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11131 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11132
11133 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11134 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11135 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11136 usual methods.
11137
11138 The canonicalization operation may be optimized away if:
11139
11140 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11141   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11142 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11143   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11144
11145 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11147
11148 Syntax:
11149 """""""
11150
11151 ::
11152
11153       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11154       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11155
11156 Overview:
11157 """""""""
11158
11159 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11160 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11161 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11162 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11163 and add instructions.
11164
11165 Arguments:
11166 """"""""""
11167
11168 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11169 multiplicands, a and b, and an addend c.
11170
11171 Semantics:
11172 """"""""""
11173
11174 The expression:
11175
11176 ::
11177
11178       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11179
11180 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11181 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11182 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11183 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11184 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11185 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11186
11187 Examples:
11188 """""""""
11189
11190 .. code-block:: llvm
11191
11192       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11193
11194
11195 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
11196 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11197
11198 Syntax:
11199 """""""
11200 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
11201
11202 .. code-block:: llvm
11203
11204       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
11205
11206
11207 Overview:
11208 """""""""
11209
11210 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference
11211 of the two operands, treating them both as unsigned integers. The intermediate
11212 calculations are computed using infinitely precise unsigned arithmetic. The final
11213 result will be truncated to the given type.
11214
11215 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
11216 the two operands, treating them both as signed integers. If the result overflows, the
11217 behavior is undefined.
11218
11219 .. note::
11220
11221     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
11222     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers. It is not
11223     recommended for users to create them manually.
11224
11225 Arguments:
11226 """"""""""
11227
11228 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
11229
11230 Semantics:
11231 """"""""""
11232
11233 The expression::
11234
11235     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11236
11237 is equivalent to::
11238
11239     %1 = zext <4 x i32> %a to <4 x i64>
11240     %2 = zext <4 x i32> %b to <4 x i64>
11241     %sub = sub <4 x i64> %1, %2
11242     %trunc = trunc <4 x i64> to <4 x i32>
11243
11244 and the expression::
11245
11246     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
11247
11248 is equivalent to::
11249
11250     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
11251     %ispos = icmp sge <4 x i32> %sub, zeroinitializer
11252     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
11253     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
11254
11255
11256 Half Precision Floating Point Intrinsics
11257 ----------------------------------------
11258
11259 For most target platforms, half precision floating point is a
11260 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11261 but does not support computation in the format.
11262
11263 This means that code must first load the half-precision floating point
11264 value as an i16, then convert it to float with
11265 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11266 then be performed on the float value (including extending to double
11267 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11268 if needed, then converted to i16 with
11269 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11270 i16 value.
11271
11272 .. _int_convert_to_fp16:
11273
11274 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11275 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11276
11277 Syntax:
11278 """""""
11279
11280 ::
11281
11282       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11283       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11284
11285 Overview:
11286 """""""""
11287
11288 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11289 conventional floating point type to half precision floating point format.
11290
11291 Arguments:
11292 """"""""""
11293
11294 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11295 converted.
11296
11297 Semantics:
11298 """"""""""
11299
11300 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11301 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11302 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11303
11304 Examples:
11305 """""""""
11306
11307 .. code-block:: llvm
11308
11309       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11310       store i16 %res, i16* @x, align 2
11311
11312 .. _int_convert_from_fp16:
11313
11314 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11316
11317 Syntax:
11318 """""""
11319
11320 ::
11321
11322       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11323       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11324
11325 Overview:
11326 """""""""
11327
11328 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11329 conversion from half precision floating point format to single precision
11330 floating point format.
11331
11332 Arguments:
11333 """"""""""
11334
11335 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11336 converted.
11337
11338 Semantics:
11339 """"""""""
11340
11341 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11342 conversion from half single precision floating point format to single
11343 precision floating point format. The input half-float value is
11344 represented by an ``i16`` value.
11345
11346 Examples:
11347 """""""""
11348
11349 .. code-block:: llvm
11350
11351       %a = load i16, i16* @x, align 2
11352       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11353
11354 .. _dbg_intrinsics:
11355
11356 Debugger Intrinsics
11357 -------------------
11358
11359 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11360 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11361 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11362 document.
11363
11364 Exception Handling Intrinsics
11365 -----------------------------
11366
11367 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11368 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11369 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11370
11371 .. _int_trampoline:
11372
11373 Trampoline Intrinsics
11374 ---------------------
11375
11376 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11377 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11378 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11379 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11380 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11381 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11382 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11383 extension.
11384
11385 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11386 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11387 It can be created as follows:
11388
11389 .. code-block:: llvm
11390
11391       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11392       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11393       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11394       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11395       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11396
11397 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11398 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11399
11400 .. _int_it:
11401
11402 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11403 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11404
11405 Syntax:
11406 """""""
11407
11408 ::
11409
11410       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11411
11412 Overview:
11413 """""""""
11414
11415 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11416 turning it into a trampoline.
11417
11418 Arguments:
11419 """"""""""
11420
11421 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11422 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11423 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11424 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11425 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11426 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11427 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11428 bitcast to an ``i8*``.
11429
11430 Semantics:
11431 """"""""""
11432
11433 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11434 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11435 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11436 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11437 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11438 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11439 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11440 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11441 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11442 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11443 modified, then the effect of any later call to the returned function
11444 pointer is undefined.
11445
11446 .. _int_at:
11447
11448 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11450
11451 Syntax:
11452 """""""
11453
11454 ::
11455
11456       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11457
11458 Overview:
11459 """""""""
11460
11461 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11462 a trampoline (passed as ``tramp``).
11463
11464 Arguments:
11465 """"""""""
11466
11467 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11468 code filled in by a previous call to
11469 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11470
11471 Semantics:
11472 """"""""""
11473
11474 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11475 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11476 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11477 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11478 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11479
11480 .. _int_mload_mstore:
11481
11482 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11483 ---------------------------------------
11484
11485 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.
11486
11487 .. _int_mload:
11488
11489 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11491
11492 Syntax:
11493 """""""
11494 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11495
11496 ::
11497
11498       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11499       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11500       ;; The data is a vector of pointers to double
11501       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11502       ;; The data is a vector of function pointers
11503       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11504
11505 Overview:
11506 """""""""
11507
11508 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.
11509
11510
11511 Arguments:
11512 """"""""""
11513
11514 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.
11515
11516
11517 Semantics:
11518 """"""""""
11519
11520 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.
11521 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.
11522
11523
11524 ::
11525
11526        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11527
11528        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11529        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11530        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11531
11532 .. _int_mstore:
11533
11534 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11536
11537 Syntax:
11538 """""""
11539 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11540
11541 ::
11542
11543        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11544        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11545        ;; The data is a vector of pointers to double
11546        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11547        ;; The data is a vector of function pointers
11548        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11549
11550 Overview:
11551 """""""""
11552
11553 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.
11554
11555 Arguments:
11556 """"""""""
11557
11558 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.
11559
11560
11561 Semantics:
11562 """"""""""
11563
11564 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.
11565 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.
11566
11567 ::
11568
11569        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11570
11571        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11572        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11573        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11574        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11575
11576
11577 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11578 -------------------------------------------
11579
11580 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.
11581
11582 .. _int_mgather:
11583
11584 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11586
11587 Syntax:
11588 """""""
11589 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11590
11591 ::
11592
11593       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11594       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11595       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11596
11597 Overview:
11598 """""""""
11599
11600 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.
11601
11602
11603 Arguments:
11604 """"""""""
11605
11606 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.
11607
11608
11609 Semantics:
11610 """"""""""
11611
11612 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.
11613 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.
11614
11615
11616 ::
11617
11618        %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>)
11619
11620        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11621        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11622        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11623        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11624        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11625
11626        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11627        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11628        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11629        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11630
11631        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11632        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11633        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11634        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11635
11636 .. _int_mscatter:
11637
11638 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11640
11641 Syntax:
11642 """""""
11643 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11644
11645 ::
11646
11647        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11648        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11649        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11650
11651 Overview:
11652 """""""""
11653
11654 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.
11655
11656 Arguments:
11657 """"""""""
11658
11659 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.
11660
11661
11662 Semantics:
11663 """"""""""
11664
11665 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.
11666
11667 ::
11668
11669        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11670        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11671
11672        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11673        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11674        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11675        ..
11676        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11677        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11678        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11679        ..
11680        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11681        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11682        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11683        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11684        ..
11685        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11686
11687
11688 Memory Use Markers
11689 ------------------
11690
11691 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11692 memory objects and ranges where variables are immutable.
11693
11694 .. _int_lifestart:
11695
11696 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11698
11699 Syntax:
11700 """""""
11701
11702 ::
11703
11704       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11705
11706 Overview:
11707 """""""""
11708
11709 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11710 object's lifetime.
11711
11712 Arguments:
11713 """"""""""
11714
11715 The first argument is a constant integer representing the size of the
11716 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11717 to the object.
11718
11719 Semantics:
11720 """"""""""
11721
11722 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11723 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11724 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11725 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11726
11727 .. _int_lifeend:
11728
11729 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11731
11732 Syntax:
11733 """""""
11734
11735 ::
11736
11737       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11738
11739 Overview:
11740 """""""""
11741
11742 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11743 object's lifetime.
11744
11745 Arguments:
11746 """"""""""
11747
11748 The first argument is a constant integer representing the size of the
11749 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11750 to the object.
11751
11752 Semantics:
11753 """"""""""
11754
11755 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11756 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11757 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11758 object following this intrinsic may be removed as dead.
11759
11760 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11762
11763 Syntax:
11764 """""""
11765
11766 ::
11767
11768       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11769
11770 Overview:
11771 """""""""
11772
11773 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11774 a memory object will not change.
11775
11776 Arguments:
11777 """"""""""
11778
11779 The first argument is a constant integer representing the size of the
11780 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11781 to the object.
11782
11783 Semantics:
11784 """"""""""
11785
11786 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11787 the return value, the referenced memory location is constant and
11788 unchanging.
11789
11790 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11791 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11792
11793 Syntax:
11794 """""""
11795
11796 ::
11797
11798       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11799
11800 Overview:
11801 """""""""
11802
11803 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11804 memory object are mutable.
11805
11806 Arguments:
11807 """"""""""
11808
11809 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11810 The second argument is a constant integer representing the size of the
11811 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11812 pointer to the object.
11813
11814 Semantics:
11815 """"""""""
11816
11817 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11818
11819 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11820 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11821
11822 Syntax:
11823 """""""
11824
11825 ::
11826
11827       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11828
11829 Overview:
11830 """""""""
11831
11832 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11833 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11834 value that does not carry the invariant information.
11835
11836
11837 Arguments:
11838 """"""""""
11839
11840 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11841 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11842
11843 Semantics:
11844 """"""""""
11845
11846 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11847 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11848
11849 General Intrinsics
11850 ------------------
11851
11852 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11853 purpose.
11854
11855 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11857
11858 Syntax:
11859 """""""
11860
11861 ::
11862
11863       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11864
11865 Overview:
11866 """""""""
11867
11868 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11869
11870 Arguments:
11871 """"""""""
11872
11873 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11874 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11875 source file name, and the last argument is the line number.
11876
11877 Semantics:
11878 """"""""""
11879
11880 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11881 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11882 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11883 ignored by code generation and optimization.
11884
11885 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11887
11888 Syntax:
11889 """""""
11890
11891 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11892 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11893 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11894 '``0``'.
11895
11896 ::
11897
11898       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11899       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11900       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11901       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11902       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11903
11904 Overview:
11905 """""""""
11906
11907 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11908
11909 Arguments:
11910 """"""""""
11911
11912 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11913 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11914 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11915 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11916
11917 Semantics:
11918 """"""""""
11919
11920 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11921 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11922 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11923 generation and optimization.
11924
11925 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11927
11928 Syntax:
11929 """""""
11930
11931 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11932 any integer bit width.
11933
11934 ::
11935
11936       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11937       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11938       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11939       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11940       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11941
11942 Overview:
11943 """""""""
11944
11945 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11946
11947 Arguments:
11948 """"""""""
11949
11950 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11951 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11952 global string which is the source file name, and the last argument is
11953 the line number. It returns the value of the first argument.
11954
11955 Semantics:
11956 """"""""""
11957
11958 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11959 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11960 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11961 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11962
11963 '``llvm.trap``' Intrinsic
11964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11965
11966 Syntax:
11967 """""""
11968
11969 ::
11970
11971       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11972
11973 Overview:
11974 """""""""
11975
11976 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11977
11978 Arguments:
11979 """"""""""
11980
11981 None.
11982
11983 Semantics:
11984 """"""""""
11985
11986 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11987 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11988 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11989
11990 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11992
11993 Syntax:
11994 """""""
11995
11996 ::
11997
11998       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11999
12000 Overview:
12001 """""""""
12002
12003 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
12004
12005 Arguments:
12006 """"""""""
12007
12008 None.
12009
12010 Semantics:
12011 """"""""""
12012
12013 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
12014 execution trap with the intention of requesting the attention of a
12015 debugger.
12016
12017 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
12018 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12019
12020 Syntax:
12021 """""""
12022
12023 ::
12024
12025       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
12026
12027 Overview:
12028 """""""""
12029
12030 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
12031 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
12032 is placed on the stack before local variables.
12033
12034 Arguments:
12035 """"""""""
12036
12037 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
12038 The first argument is the value loaded from the stack guard
12039 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
12040 enough space to hold the value of the guard.
12041
12042 Semantics:
12043 """"""""""
12044
12045 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
12046 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
12047 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
12048 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
12049 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
12050 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
12051 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
12052
12053 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
12054 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12055
12056 Syntax:
12057 """""""
12058
12059 ::
12060
12061       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
12062
12063 Overview:
12064 """""""""
12065
12066 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
12067 created stack protector and if they are not equal calls the
12068 ``__stack_chk_fail()`` function.
12069
12070 Arguments:
12071 """"""""""
12072
12073 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
12074 the variable ``@__stack_chk_guard``.
12075
12076 Semantics:
12077 """"""""""
12078
12079 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
12080 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
12081 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
12082
12083 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
12084 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
12085 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
12086 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
12087 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
12088 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
12089 codegen after the tail call decision has occurred.
12090
12091 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
12092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12093
12094 Syntax:
12095 """""""
12096
12097 ::
12098
12099       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
12100       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
12101
12102 Overview:
12103 """""""""
12104
12105 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
12106 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
12107 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
12108 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
12109 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
12110 other object.
12111
12112 Arguments:
12113 """"""""""
12114
12115 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
12116 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
12117 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
12118 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
12119 only accepts constants.
12120
12121 Semantics:
12122 """"""""""
12123
12124 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
12125 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
12126 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
12127 on the ``min`` argument).
12128
12129 '``llvm.expect``' Intrinsic
12130 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12131
12132 Syntax:
12133 """""""
12134
12135 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
12136 integer bit width.
12137
12138 ::
12139
12140       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
12141       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
12142       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
12143
12144 Overview:
12145 """""""""
12146
12147 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
12148 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
12149
12150 Arguments:
12151 """"""""""
12152
12153 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
12154 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
12155 constant value, variables are not allowed.
12156
12157 Semantics:
12158 """"""""""
12159
12160 This intrinsic is lowered to the ``val``.
12161
12162 .. _int_assume:
12163
12164 '``llvm.assume``' Intrinsic
12165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12166
12167 Syntax:
12168 """""""
12169
12170 ::
12171
12172       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
12173
12174 Overview:
12175 """""""""
12176
12177 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
12178 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
12179 of the code.
12180
12181 Arguments:
12182 """"""""""
12183
12184 The condition which the optimizer may assume is always true.
12185
12186 Semantics:
12187 """"""""""
12188
12189 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12190 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12191 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12192 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12193 violated during execution, the behavior is undefined.
12194
12195 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12196 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12197 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12198 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12199 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12200 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12201 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12202 optimizer.
12203
12204 .. _bitset.test:
12205
12206 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12208
12209 Syntax:
12210 """""""
12211
12212 ::
12213
12214       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12215
12216
12217 Arguments:
12218 """"""""""
12219
12220 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12221 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12222
12223 Overview:
12224 """""""""
12225
12226 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12227 member of the given bitset.
12228
12229 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12230 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12231
12232 Syntax:
12233 """""""
12234
12235 ::
12236
12237       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12238
12239 Overview:
12240 """""""""
12241
12242 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12243 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12244 with an invoke instruction.
12245
12246 Arguments:
12247 """"""""""
12248
12249 None.
12250
12251 Semantics:
12252 """"""""""
12253
12254 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12255 by codegen.
12256
12257 Stack Map Intrinsics
12258 --------------------
12259
12260 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12261 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12262 are described in :doc:`StackMaps`.