[PM/AA] Reformat GlobalsModRef so that subsequent patches I make here
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
639 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
640 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
641
642 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
643 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
644 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
645 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
646 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
647 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
648 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
649 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
650 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
651
652 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
653 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
654 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
655 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
656 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
657 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
658 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
659 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
660 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
661
662 The first basic block in a function is special in two ways: it is
663 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
664 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
665 the entry block of a function). Because the block can have no
666 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
667
668 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
669 target supports it, it will emit functions to the section specified.
670 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
671
672 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
673 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
674 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
675 is specified, the function is forced to have at least that much
676 alignment. All alignments must be a power of 2.
677
678 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
679 be significant and two identical functions can be merged.
680
681 Syntax::
682
683     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
684            [cconv] [ret attrs]
685            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
686            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
687            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
688            [personality Constant] { ... }
689
690 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
691 argument is of the following form
692
693 Syntax::
694
695    <type> [parameter Attrs] [name]
696
697
698 .. _langref_aliases:
699
700 Aliases
701 -------
702
703 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
704 are just a new symbol and metadata for an existing position.
705
706 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
707 constant expression.
708
709 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
710 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
711 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
712
713 Syntax::
714
715     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
716
717 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
718 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
719 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
720
721 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
722 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
723 to the same content.
724
725 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
726 some can only be checked when producing an object file:
727
728 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
729   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
730
731 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
732   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
733   object file.
734
735 * No global value in the expression can be a declaration, since that
736   would require a relocation, which is not possible.
737
738 .. _langref_comdats:
739
740 Comdats
741 -------
742
743 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
744
745 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
746 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
747 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
748 aliasee computes to, if any.
749
750 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
751 choose between keys in two different object files.
752
753 Syntax::
754
755     $<Name> = comdat SelectionKind
756
757 The selection kind must be one of the following:
758
759 ``any``
760     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
761 ``exactmatch``
762     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
763     same data.
764 ``largest``
765     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
766 ``noduplicates``
767     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
768 ``samesize``
769     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
770     same amount of data.
771
772 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
773 ``any`` as a selection kind.
774
775 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
776 the COMDAT key's section is the largest:
777
778 .. code-block:: llvm
779
780    $foo = comdat largest
781    @foo = global i32 2, comdat($foo)
782
783    define void @bar() comdat($foo) {
784      ret void
785    }
786
787 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
788 the global name:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792   $foo = comdat any
793   @foo = global i32 2, comdat
794
795
796 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
798 and another COMDAT section with selection kind
799 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
800 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
801
802 There are some restrictions on the properties of the global object.
803 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
804 targeting COFF.
805 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
806 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
807 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
808 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
809 if a collision occurs in the symbol table.
810
811 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
812 For example:
813
814 .. code-block:: llvm
815
816    $foo = comdat any
817    $bar = comdat any
818    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
819    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
820
821 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
822 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
823 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
824 sections.
825
826 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
827 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
828 COMDAT IR.  This arises when the code generator is configured to emit globals
829 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
830 is supplied to `llc`).
831
832 .. _namedmetadatastructure:
833
834 Named Metadata
835 --------------
836
837 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
838 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
839 operands for a named metadata.
840
841 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
842    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
843    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
844    are still valid, which allows any character to be part of a name.
845
846 Syntax::
847
848     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
849     !0 = !{!"zero"}
850     !1 = !{!"one"}
851     !2 = !{!"two"}
852     ; A named metadata.
853     !name = !{!0, !1, !2}
854
855 .. _paramattrs:
856
857 Parameter Attributes
858 --------------------
859
860 The return type and each parameter of a function type may have a set of
861 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
862 used to communicate additional information about the result or
863 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
864 of the function, not of the function type, so functions with different
865 parameter attributes can have the same function type.
866
867 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
868 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
869 For example:
870
871 .. code-block:: llvm
872
873     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
874     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
875     declare signext i8 @returns_signed_char()
876
877 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
878 ``readonly``) come immediately after the argument list.
879
880 Currently, only the following parameter attributes are defined:
881
882 ``zeroext``
883     This indicates to the code generator that the parameter or return
884     value should be zero-extended to the extent required by the target's
885     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
886     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
887 ``signext``
888     This indicates to the code generator that the parameter or return
889     value should be sign-extended to the extent required by the target's
890     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
891     the callee (for a return value).
892 ``inreg``
893     This indicates that this parameter or return value should be treated
894     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
895     a function call or return (usually, by putting it in a register as
896     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
897     two different kinds of registers). Use of this attribute is
898     target-specific.
899 ``byval``
900     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
901     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
902     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
903     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
904     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
905     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
906     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
907     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
908     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
909     values.
910
911     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
912     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
913     form and the known alignment of the pointer specified to the call
914     site. If the alignment is not specified, then the code generator
915     makes a target-specific assumption.
916
917 .. _attr_inalloca:
918
919 ``inalloca``
920
921     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
922     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
923     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
924     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
925     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
926     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
927
928     An argument allocation may be used by a call at most once because
929     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
930     used in conjunction with other attributes that affect argument
931     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
932     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
933     large aggregate return values, which means that frontend authors
934     must lower them with ``sret`` pointers.
935
936     When the call site is reached, the argument allocation must have
937     been the most recent stack allocation that is still live, or the
938     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
939     space after an argument allocation and before its call site, but it
940     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
941     <int_stackrestore>`.
942
943     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
944     attribute.
945
946 ``sret``
947     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
948     structure that is the return value of the function in the source
949     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
950     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
951     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
952     the first parameter. This is not a valid attribute for return
953     values.
954
955 ``align <n>``
956     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
957     have the specified alignment.
958
959     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
960     ``byval`` attribute.
961
962 .. _noalias:
963
964 ``noalias``
965     This indicates that objects accessed via pointer values
966     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
967     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
968     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
969     also has additional semantics described below. The caller shares the
970     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
971     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
972     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
973
974     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
975     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
976
977     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
978     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
979     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
980     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
981     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
982     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
983     storage for any other object accessible to the caller.
984
985 ``nocapture``
986     This indicates that the callee does not make any copies of the
987     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
988     attribute for return values.
989
990 .. _nest:
991
992 ``nest``
993     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
994     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
995     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``returned``
998     This indicates that the function always returns the argument as its return
999     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1000     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1001     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1002     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1003     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1004     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1005
1006 ``nonnull``
1007     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1008     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1009     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1010     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1011     is non-null.
1012
1013 ``dereferenceable(<n>)``
1014     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1015     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1016     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1017     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1018     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1019     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1020     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1021     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1022     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1023
1024 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1025     This indicates that the parameter or return value isn't both
1026     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1027     time.  All non-null pointers tagged with
1028     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1029     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1030     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1031     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1032     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1033     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1034     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1035     pointer typed parameters.
1036
1037 .. _gc:
1038
1039 Garbage Collector Strategy Names
1040 --------------------------------
1041
1042 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1043 string:
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     define void @f() gc "name" { ... }
1048
1049 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1050 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1051 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1052 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1053 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1054 which can interoperate with a collector provided externally.
1055
1056 .. _prefixdata:
1057
1058 Prefix Data
1059 -----------
1060
1061 Prefix data is data associated with a function which the code
1062 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1063 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1064 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1065 available through the function pointer while still allowing the
1066 function pointer to be called.
1067
1068 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1069 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1070 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1071 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1072 with a single ``i32``,
1073
1074 .. code-block:: llvm
1075
1076     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1077
1078 The prefix data can be referenced as,
1079
1080 .. code-block:: llvm
1081
1082     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1083     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1084     %b = load i32, i32* %a
1085
1086 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1087 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1088 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1089 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1090 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1091 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1092 data.
1093
1094 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1095 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1096 optimizers but will not be emitted in the object file.
1097
1098 .. _prologuedata:
1099
1100 Prologue Data
1101 -------------
1102
1103 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1104 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1105 function hot-patching and instrumentation.
1106
1107 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1108 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1109 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1110 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1111 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1112 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1113 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1114 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1115
1116 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1117 which encodes the ``nop`` instruction:
1118
1119 .. code-block:: llvm
1120
1121     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1122
1123 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1124 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1125 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1126
1127 .. code-block:: llvm
1128
1129     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1130
1131     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1132
1133 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1134 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1135 optimizers but will not be emitted in the object file.
1136
1137 .. _personalityfn:
1138
1139 Personality Function
1140 --------------------
1141
1142 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1143 to use for exception handling.
1144
1145 .. _attrgrp:
1146
1147 Attribute Groups
1148 ----------------
1149
1150 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1151 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1152 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1153 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1154 group will capture the important command line flags used to build that file.
1155
1156 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1157 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1158 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1159 different groups are merged.
1160
1161 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1162 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1163
1164 .. code-block:: llvm
1165
1166    ; Target-independent attributes:
1167    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1168
1169    ; Target-dependent attributes:
1170    attributes #1 = { "no-sse" }
1171
1172    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1173    define void @f() #0 #1 { ... }
1174
1175 .. _fnattrs:
1176
1177 Function Attributes
1178 -------------------
1179
1180 Function attributes are set to communicate additional information about
1181 a function. Function attributes are considered to be part of the
1182 function, not of the function type, so functions with different function
1183 attributes can have the same function type.
1184
1185 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1186 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1187 example:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191     define void @f() noinline { ... }
1192     define void @f() alwaysinline { ... }
1193     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1194     define void @f() optsize { ... }
1195
1196 ``alignstack(<n>)``
1197     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1198     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1199     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1200     parentheses.
1201 ``alwaysinline``
1202     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1203     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1204     inlining size threshold for this caller.
1205 ``builtin``
1206     This indicates that the callee function at a call site should be
1207     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1208     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1209     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1210     attribute.
1211 ``cold``
1212     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1213     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1214     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1215     weight.
1216 ``convergent``
1217     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1218     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1219     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1220     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1221     original position in the program, where control equivalence is defined as
1222     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1223 ``inlinehint``
1224     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1225     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1226     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1227     inliner.
1228 ``jumptable``
1229     This attribute indicates that the function should be added to a
1230     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1231     references to this function should be replaced with a reference to the
1232     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1233     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1234     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1235     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1236 ``minsize``
1237     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1238     passes make choices that keep the code size of this function as small
1239     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1240     performance in order to minimize the size of the generated code.
1241 ``naked``
1242     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1243     function. This can have very system-specific consequences.
1244 ``nobuiltin``
1245     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1246     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1247     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1248     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1249     and on function declarations and definitions.
1250 ``noduplicate``
1251     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1252     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1253     within its parent function, but may not be duplicated within
1254     its parent function.
1255
1256     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1257     be an inlining candidate, provided that the call is not
1258     duplicated by inlining. That implies that the function has
1259     internal linkage and only has one call site, so the original
1260     call is dead after inlining.
1261 ``noimplicitfloat``
1262     This attributes disables implicit floating point instructions.
1263 ``noinline``
1264     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1265     function in any situation. This attribute may not be used together
1266     with the ``alwaysinline`` attribute.
1267 ``nonlazybind``
1268     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1269     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1270     startup time if the function is not called during program startup.
1271 ``noredzone``
1272     This attribute indicates that the code generator should not use a
1273     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1274 ``noreturn``
1275     This function attribute indicates that the function never returns
1276     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1277     function ever does dynamically return.
1278 ``nounwind``
1279     This function attribute indicates that the function never raises an
1280     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1281     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1282     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1283     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1284     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1285 ``optnone``
1286     This function attribute indicates that the function is not optimized
1287     by any optimization or code generator passes with the
1288     exception of interprocedural optimization passes.
1289     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1290     attribute; this attribute is also incompatible
1291     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1292
1293     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1294     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1295     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1296     candidates for inlining into the body of this function.
1297 ``optsize``
1298     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1299     passes make choices that keep the code size of this function low,
1300     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1301     long as they do not significantly impact runtime performance.
1302 ``readnone``
1303     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1304     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1305     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1306     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1307     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1308     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1309     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1310     the ``C++`` exception throwing methods.
1311
1312     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1313     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1314     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1315 ``readonly``
1316     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1317     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1318     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1319     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1320     state that may be set in the caller. A readonly function always
1321     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1322     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1323     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1324     methods.
1325
1326     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1327     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1328     the pointer points to.
1329 ``argmemonly``
1330     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1331     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1332     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1333     function can refer to memory only using pointers based on its function
1334     arguments.
1335     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1336     in order to specify that function reads only from its arguments.
1337 ``returns_twice``
1338     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1339     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1340     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1341     functions.
1342 ``safestack``
1343     This attribute indicates that
1344     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1345     protection is enabled for this function.
1346
1347     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1348     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1349     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1350     function will have a ``safestack`` attribute.
1351 ``sanitize_address``
1352     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1353     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1354 ``sanitize_memory``
1355     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1356     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_thread``
1358     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1359     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1360 ``ssp``
1361     This attribute indicates that the function should emit a stack
1362     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1363     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1364     return from the function to see if it has been overwritten. A
1365     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1366     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1367
1368     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1369     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1370     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1371       ``ssp-buffer-size``.
1372
1373     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1374     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1375
1376     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1377     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1378     function will have an ``ssp`` attribute.
1379 ``sspreq``
1380     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1381     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1382     attribute.
1383
1384     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1385     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1386     The specific layout rules are:
1387
1388     #. Large arrays and structures containing large arrays
1389        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1390     #. Small arrays and structures containing small arrays
1391        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1392     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1393        protector.
1394
1395     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1396     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1397     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1398     an ``sspreq`` attribute.
1399 ``sspstrong``
1400     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1401     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1402     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1403     will enable protectors for functions with:
1404
1405     - Arrays of any size and type
1406     - Aggregates containing an array of any size and type.
1407     - Calls to alloca().
1408     - Local variables that have had their address taken.
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     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1422
1423     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1424     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1425     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1426 ``"thunk"``
1427     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1428     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1429     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1430     match the thunk target prototype.
1431 ``uwtable``
1432     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1433     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1434     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1435     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1436     units.
1437
1438 .. _moduleasm:
1439
1440 Module-Level Inline Assembly
1441 ----------------------------
1442
1443 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1444 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1445 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1446 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1447
1448 .. code-block:: llvm
1449
1450     module asm "inline asm code goes here"
1451     module asm "more can go here"
1452
1453 The strings can contain any character by escaping non-printable
1454 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1455 two digit hex code for the number.
1456
1457 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1458 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1459
1460 .. _langref_datalayout:
1461
1462 Data Layout
1463 -----------
1464
1465 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1466 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1467 simply:
1468
1469 .. code-block:: llvm
1470
1471     target datalayout = "layout specification"
1472
1473 The *layout specification* consists of a list of specifications
1474 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1475 with a letter and may include other information after the letter to
1476 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1477 as follows:
1478
1479 ``E``
1480     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1481     the bits with the most significance have the lowest address
1482     location.
1483 ``e``
1484     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1485     is, the bits with the least significance have the lowest address
1486     location.
1487 ``S<size>``
1488     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1489     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1490     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1491     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1492     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1493     alignment promotions.
1494 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1495     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1496     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1497     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1498     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1499     in the range [1,2^23).
1500 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1501     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1502     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1503 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1505     ``<size>``.
1506 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1508     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1509     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1510     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1511     targets.
1512 ``a:<abi>:<pref>``
1513     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1514 ``m:<mangling>``
1515     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1516     options are
1517
1518     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1519     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1520     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1521       symbols get a ``_`` prefix.
1522     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1523       functions also get a suffix based on the frame size.
1524 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1525     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1526     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1527     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1528     this set are considered to support most general arithmetic operations
1529     efficiently.
1530
1531 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1532 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1533 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1534
1535 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1536 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1537 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1538 specifications are given in this list:
1539
1540 -  ``E`` - big endian
1541 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1542 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1543    same as the default address space.
1544 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1545 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1546 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1547 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1548 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1549 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1550    alignment of 64-bits
1551 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1552 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1553 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1554 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1555 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1556 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1557 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1558
1559 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1560 following rules:
1561
1562 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1563    that specification is used.
1564 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1565    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1566    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1567    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1568    given the default specifications above, the i7 type will use the
1569    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1570    alignment of i64 (largest specified).
1571 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1572    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1573    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1574    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1575
1576 The function of the data layout string may not be what you expect.
1577 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1578 the code generator should use.
1579
1580 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1581 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1582 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1583 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1584 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1585 don't specify the string, the default specifications will be used to
1586 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1587 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1588 these default specifications.
1589
1590 .. _langref_triple:
1591
1592 Target Triple
1593 -------------
1594
1595 A module may specify a target triple string that describes the target
1596 host. The syntax for the target triple is simply:
1597
1598 .. code-block:: llvm
1599
1600     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1601
1602 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1603 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1604
1605 ::
1606
1607     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1608     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1609
1610 This information is passed along to the backend so that it generates
1611 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1612 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1613
1614 .. _pointeraliasing:
1615
1616 Pointer Aliasing Rules
1617 ----------------------
1618
1619 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1620 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1621 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1622 to the following rules:
1623
1624 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1625    value it is *based* on.
1626 -  An address of a global variable is associated with the address range
1627    of the variable's storage.
1628 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1629    address range of the allocated storage.
1630 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1631    address.
1632 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1633    a function not defined within LLVM may be associated with address
1634    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1635    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1636    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1637
1638 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1639 following rules:
1640
1641 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1642    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1643 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1644    ``bitcast``.
1645 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1646    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1647    the pointer's value.
1648 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1649
1650 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1651 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1652
1653 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1654 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1655 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1656 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1657 alignment of the store.
1658
1659 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1660 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1661 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1662 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1663 alias analysis.
1664
1665 .. _volatile:
1666
1667 Volatile Memory Accesses
1668 ------------------------
1669
1670 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1671 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1672 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1673 volatile operations or change their order of execution relative to other
1674 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1675 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1676 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1677
1678 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1679 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1680 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1681 target-legal volatile load/store instructions.
1682
1683 .. admonition:: Rationale
1684
1685  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1686  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1687  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1688  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1689  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1690  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1691  do not violate the frontend's contract with the language.
1692
1693 .. _memmodel:
1694
1695 Memory Model for Concurrent Operations
1696 --------------------------------------
1697
1698 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1699 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1700 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1701 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1702
1703 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1704
1705 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1706 that
1707
1708 -  Is a superset of single-thread program order, and
1709 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1710    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1711    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1712    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1713    Constraints <ordering>`).
1714
1715 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1716 between a thread and signals executing inside that thread.
1717
1718 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1719 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1720 (defined) write operations (store instructions, atomic
1721 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1722 section, initialized globals are considered to have a write of the
1723 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1724 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1725 may see any write to the same byte, except:
1726
1727 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1728    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1729    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1730 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1731    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1732
1733 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1734
1735 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1736    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1737    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1738    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1739    synchronization.)
1740 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1741    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1742 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1743    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1744 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1745    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1746    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1747    constraints on how the choice is made.
1748 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1749
1750 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1751 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1752 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1753 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1754 than one instruction to read the series of bytes.
1755
1756 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1757 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1758 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1759 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1760 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1761 from an address, introducing a store can change a load that may see
1762 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1763
1764 .. _ordering:
1765
1766 Atomic Memory Ordering Constraints
1767 ----------------------------------
1768
1769 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1770 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1771 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1772 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1773 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1774 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1775 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1776 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1777 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1778 differently since they don't take an address. See that instruction's
1779 documentation for details.
1780
1781 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1782 :doc:`Atomics`.
1783
1784 ``unordered``
1785     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1786     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1787     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1788     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1789     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1790     to make them atomic in any interesting way.
1791 ``monotonic``
1792     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1793     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1794     address. All modification orders must be compatible with the
1795     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1796     orders can be combined to a global total order for the whole program
1797     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1798     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1799     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1800     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1801     happens before another atomic read of the same address, the later
1802     read must see the same value or a later value in the address's
1803     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1804     stronger) operations on the same address. If an address is written
1805     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1806     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1807     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1808     ``memory_order_relaxed``.
1809 ``acquire``
1810     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1811     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1812     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1813 ``release``
1814     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1815     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1816     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1817     complete description; see the C++0x definition of a release
1818     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1819     ``memory_order_release``.
1820 ``acq_rel`` (acquire+release)
1821     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1822     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1823 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1824     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1825     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1826     writes), there is a global total order on all
1827     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1828     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1829     modification orders of all the affected addresses. Each
1830     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1831     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1832     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1833
1834 .. _singlethread:
1835
1836 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1837 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1838 other operations running in the same thread (for example, in signal
1839 handlers).
1840
1841 .. _fastmath:
1842
1843 Fast-Math Flags
1844 ---------------
1845
1846 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1847 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1848 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1849 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1850
1851 ``nnan``
1852    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1853    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1854    NaNs, but the value of the result is undefined.
1855
1856 ``ninf``
1857    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1858    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1859    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1860
1861 ``nsz``
1862    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1863    argument or result as insignificant.
1864
1865 ``arcp``
1866    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1867    argument rather than perform division.
1868
1869 ``fast``
1870    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1871    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1872    flag implies all the others.
1873
1874 .. _uselistorder:
1875
1876 Use-list Order Directives
1877 -------------------------
1878
1879 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1880 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1881 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1882 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1883
1884 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1885 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1886 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1887
1888 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1889 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1890 function's scope.
1891
1892 :Syntax:
1893
1894 ::
1895
1896     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1897     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1898
1899 :Examples:
1900
1901 ::
1902
1903     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1904     entry:
1905       ; ... instructions ...
1906     bb:
1907       ; ... instructions ...
1908
1909       ; At function scope.
1910       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1911       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1912     }
1913
1914     ; At global scope.
1915     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1916     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1917     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1918     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1919
1920 .. _typesystem:
1921
1922 Type System
1923 ===========
1924
1925 The LLVM type system is one of the most important features of the
1926 intermediate representation. Being typed enables a number of
1927 optimizations to be performed on the intermediate representation
1928 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1929 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1930 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1931 not feasible to perform on normal three address code representations.
1932
1933 .. _t_void:
1934
1935 Void Type
1936 ---------
1937
1938 :Overview:
1939
1940
1941 The void type does not represent any value and has no size.
1942
1943 :Syntax:
1944
1945
1946 ::
1947
1948       void
1949
1950
1951 .. _t_function:
1952
1953 Function Type
1954 -------------
1955
1956 :Overview:
1957
1958
1959 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1960 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1961 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1962 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1963
1964 :Syntax:
1965
1966 ::
1967
1968       <returntype> (<parameter list>)
1969
1970 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1971 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1972 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1973 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1974 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1975 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1976
1977 :Examples:
1978
1979 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1980 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1981 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1982 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1983 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1984 | ``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. |
1985 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1986 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1987 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1988
1989 .. _t_firstclass:
1990
1991 First Class Types
1992 -----------------
1993
1994 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1995 Values of these types are the only ones which can be produced by
1996 instructions.
1997
1998 .. _t_single_value:
1999
2000 Single Value Types
2001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2002
2003 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2004
2005 .. _t_integer:
2006
2007 Integer Type
2008 """"""""""""
2009
2010 :Overview:
2011
2012 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2013 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2014 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2015
2016 :Syntax:
2017
2018 ::
2019
2020       iN
2021
2022 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2023 value.
2024
2025 Examples:
2026 *********
2027
2028 +----------------+------------------------------------------------+
2029 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2030 +----------------+------------------------------------------------+
2031 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2032 +----------------+------------------------------------------------+
2033 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2034 +----------------+------------------------------------------------+
2035
2036 .. _t_floating:
2037
2038 Floating Point Types
2039 """"""""""""""""""""
2040
2041 .. list-table::
2042    :header-rows: 1
2043
2044    * - Type
2045      - Description
2046
2047    * - ``half``
2048      - 16-bit floating point value
2049
2050    * - ``float``
2051      - 32-bit floating point value
2052
2053    * - ``double``
2054      - 64-bit floating point value
2055
2056    * - ``fp128``
2057      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2058
2059    * - ``x86_fp80``
2060      -  80-bit floating point value (X87)
2061
2062    * - ``ppc_fp128``
2063      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2064
2065 X86_mmx Type
2066 """"""""""""
2067
2068 :Overview:
2069
2070 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2071 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2072 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2073 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2074 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2075 of this type.
2076
2077 :Syntax:
2078
2079 ::
2080
2081       x86_mmx
2082
2083
2084 .. _t_pointer:
2085
2086 Pointer Type
2087 """"""""""""
2088
2089 :Overview:
2090
2091 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2092 commonly used to reference objects in memory.
2093
2094 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2095 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2096 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2097 are target-specific.
2098
2099 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2100 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       <type> *
2107
2108 :Examples:
2109
2110 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2111 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2112 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2113 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2114 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2115 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2116 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2117
2118 .. _t_vector:
2119
2120 Vector Type
2121 """""""""""
2122
2123 :Overview:
2124
2125 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2126 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2127 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2128 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2129 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2130
2131 :Syntax:
2132
2133 ::
2134
2135       < <# elements> x <elementtype> >
2136
2137 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2138 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2139 of size zero are not allowed.
2140
2141 :Examples:
2142
2143 +-------------------+--------------------------------------------------+
2144 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2145 +-------------------+--------------------------------------------------+
2146 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2147 +-------------------+--------------------------------------------------+
2148 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2149 +-------------------+--------------------------------------------------+
2150 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2151 +-------------------+--------------------------------------------------+
2152
2153 .. _t_label:
2154
2155 Label Type
2156 ^^^^^^^^^^
2157
2158 :Overview:
2159
2160 The label type represents code labels.
2161
2162 :Syntax:
2163
2164 ::
2165
2166       label
2167
2168 .. _t_metadata:
2169
2170 Metadata Type
2171 ^^^^^^^^^^^^^
2172
2173 :Overview:
2174
2175 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2176 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2177
2178 :Syntax:
2179
2180 ::
2181
2182       metadata
2183
2184 .. _t_aggregate:
2185
2186 Aggregate Types
2187 ^^^^^^^^^^^^^^^
2188
2189 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2190 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2191 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2192 aggregate types.
2193
2194 .. _t_array:
2195
2196 Array Type
2197 """"""""""
2198
2199 :Overview:
2200
2201 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2202 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2203 elements) and an underlying data type.
2204
2205 :Syntax:
2206
2207 ::
2208
2209       [<# elements> x <elementtype>]
2210
2211 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2212 be any type with a size.
2213
2214 :Examples:
2215
2216 +------------------+--------------------------------------+
2217 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2218 +------------------+--------------------------------------+
2219 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2220 +------------------+--------------------------------------+
2221 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2222 +------------------+--------------------------------------+
2223
2224 Here are some examples of multidimensional arrays:
2225
2226 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2227 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2228 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2229 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2230 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2231 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2232 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2233
2234 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2235 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2236 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2237 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2238 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2239 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2240 example.
2241
2242 .. _t_struct:
2243
2244 Structure Type
2245 """"""""""""""
2246
2247 :Overview:
2248
2249 The structure type is used to represent a collection of data members
2250 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2251 a size.
2252
2253 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2254 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2255 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2256 '``insertvalue``' instructions.
2257
2258 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2259 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2260 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2261 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2262 required to match what the underlying code generator expects.
2263
2264 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2265 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2266 identified types are always defined at the top level with a name.
2267 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2268 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2269 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2270
2271 :Syntax:
2272
2273 ::
2274
2275       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2276       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2277
2278 :Examples:
2279
2280 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2281 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2282 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2283 | ``{ 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``.  |
2284 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2285 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2286 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2287
2288 .. _t_opaque:
2289
2290 Opaque Structure Types
2291 """"""""""""""""""""""
2292
2293 :Overview:
2294
2295 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2296 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2297 notion of a forward declared structure.
2298
2299 :Syntax:
2300
2301 ::
2302
2303       %X = type opaque
2304       %52 = type opaque
2305
2306 :Examples:
2307
2308 +--------------+-------------------+
2309 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2310 +--------------+-------------------+
2311
2312 .. _constants:
2313
2314 Constants
2315 =========
2316
2317 LLVM has several different basic types of constants. This section
2318 describes them all and their syntax.
2319
2320 Simple Constants
2321 ----------------
2322
2323 **Boolean constants**
2324     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2325     of the ``i1`` type.
2326 **Integer constants**
2327     Standard integers (such as '4') are constants of the
2328     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2329     integer types.
2330 **Floating point constants**
2331     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2332     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2333     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2334     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2335     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2336     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2337     point <t_floating>` type.
2338 **Null pointer constants**
2339     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2340     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2341
2342 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2343 floating point constants. For example, the form
2344 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2345 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2346 constants are required (and the only time that they are generated by the
2347 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2348 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2349 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2350 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2351 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2352
2353 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2354 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2355 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2356 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2357 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2358 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2359 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2360 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2361 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2362 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2363 will only work if they match the long double format on your target.
2364 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2365 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2366 (sign bit at the left).
2367
2368 There are no constants of type x86_mmx.
2369
2370 .. _complexconstants:
2371
2372 Complex Constants
2373 -----------------
2374
2375 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2376 constants and smaller complex constants.
2377
2378 **Structure constants**
2379     Structure constants are represented with notation similar to
2380     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2381     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2382     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2383     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2384     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2385     must match those specified by the type.
2386 **Array constants**
2387     Array constants are represented with notation similar to array type
2388     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2389     square brackets (``[]``)). For example:
2390     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2391     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2392     match those specified by the type. As a special case, character array
2393     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2394     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2395 **Vector constants**
2396     Vector constants are represented with notation similar to vector
2397     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2398     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2399     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2400     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2401     elements must match those specified by the type.
2402 **Zero initialization**
2403     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2404     value to zero of *any* type, including scalar and
2405     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2406     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2407     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2408 **Metadata node**
2409     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2410     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2411     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2412     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2413     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2414     information such as debug info.
2415
2416 Global Variable and Function Addresses
2417 --------------------------------------
2418
2419 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2420 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2421 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2422 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2423 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2424 file:
2425
2426 .. code-block:: llvm
2427
2428     @X = global i32 17
2429     @Y = global i32 42
2430     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2431
2432 .. _undefvalues:
2433
2434 Undefined Values
2435 ----------------
2436
2437 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2438 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2439 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2440 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2441
2442 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2443 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2444 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2445 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2446
2447 .. code-block:: llvm
2448
2449       %A = add %X, undef
2450       %B = sub %X, undef
2451       %C = xor %X, undef
2452     Safe:
2453       %A = undef
2454       %B = undef
2455       %C = undef
2456
2457 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2458 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2459
2460 .. code-block:: llvm
2461
2462       %A = or %X, undef
2463       %B = and %X, undef
2464     Safe:
2465       %A = -1
2466       %B = 0
2467     Unsafe:
2468       %A = undef
2469       %B = undef
2470
2471 These logical operations have bits that are not always affected by the
2472 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2473 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2474 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2475 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2476 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2477 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2478 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2479 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2480
2481 .. code-block:: llvm
2482
2483       %A = select undef, %X, %Y
2484       %B = select undef, 42, %Y
2485       %C = select %X, %Y, undef
2486     Safe:
2487       %A = %X     (or %Y)
2488       %B = 42     (or %Y)
2489       %C = %Y
2490     Unsafe:
2491       %A = undef
2492       %B = undef
2493       %C = undef
2494
2495 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2496 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2497 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2498 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2499 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2500 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2501 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2502
2503 .. code-block:: llvm
2504
2505       %A = xor undef, undef
2506
2507       %B = undef
2508       %C = xor %B, %B
2509
2510       %D = undef
2511       %E = icmp slt %D, 4
2512       %F = icmp gte %D, 4
2513
2514     Safe:
2515       %A = undef
2516       %B = undef
2517       %C = undef
2518       %D = undef
2519       %E = undef
2520       %F = undef
2521
2522 This example points out that two '``undef``' operands are not
2523 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2524 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2525 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2526 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2527 its value over its "live range". This is true because the variable
2528 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2529 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2530 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2531 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2532 uses with" concept would not hold.
2533
2534 .. code-block:: llvm
2535
2536       %A = fdiv undef, %X
2537       %B = fdiv %X, undef
2538     Safe:
2539       %A = undef
2540     b: unreachable
2541
2542 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2543 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2544 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2545 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2546 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2547 However, in the second example, we can make a more aggressive
2548 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2549 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2550 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2551 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2552 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2553 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2554
2555 .. code-block:: llvm
2556
2557     a:  store undef -> %X
2558     b:  store %X -> undef
2559     Safe:
2560     a: <deleted>
2561     b: unreachable
2562
2563 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2564 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2565 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2566 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2567 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2568
2569 .. _poisonvalues:
2570
2571 Poison Values
2572 -------------
2573
2574 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2575 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2576 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2577 that results in undefined behavior.
2578
2579 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2580 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2581 the ``nsw`` flag.
2582
2583 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2584
2585 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2586 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2587    their dynamic predecessor basic block.
2588 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2589    in the dynamic callers of their functions.
2590 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2591    instructions that dynamically transfer control back to them.
2592 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2593    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2594    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2595 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2596    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2597    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2598    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2599 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2600    most recent preceding instruction with externally visible side
2601    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2602    operations <volatile>`.)
2603 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2604    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2605    multiple successors and the instruction is always executed when
2606    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2607    when control is transferred to another.
2608 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2609    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2610    be different if the terminator had transferred control to a different
2611    successor.
2612 -  Dependence is transitive.
2613
2614 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2615 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2616 on a poison value has undefined behavior.
2617
2618 Here are some examples:
2619
2620 .. code-block:: llvm
2621
2622     entry:
2623       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2624       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2625       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2626       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2627
2628       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2629       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2630
2631       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2632
2633       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2634       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2635       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2636       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2637
2638       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2639       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2640
2641     true:
2642       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2643                                            ; it has undefined behavior.
2644       br label %end
2645
2646     end:
2647       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2648                                            ; Both edges into this PHI are
2649                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2650                                            ; always results in a poison value.
2651
2652       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2653                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2654                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2655
2656       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2657                                            ; The same branch again, but this time the
2658                                            ; true block doesn't have side effects.
2659
2660     second_true:
2661       ; No side effects!
2662       ret void
2663
2664     second_end:
2665       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2666                                            ; on the store in %end. Also, it is
2667                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2668                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2669                                            ; behavior in this example).
2670
2671 .. _blockaddress:
2672
2673 Addresses of Basic Blocks
2674 -------------------------
2675
2676 ``blockaddress(@function, %block)``
2677
2678 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2679 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2680 Taking the address of the entry block is illegal.
2681
2682 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2683 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2684 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2685 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2686 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2687 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2688 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2689 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2690 instruction.
2691
2692 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2693 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2694
2695 .. _constantexprs:
2696
2697 Constant Expressions
2698 --------------------
2699
2700 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2701 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2702 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2703 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2704 The following is the syntax for constant expressions:
2705
2706 ``trunc (CST to TYPE)``
2707     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2708     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2709 ``zext (CST to TYPE)``
2710     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2711     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2712 ``sext (CST to TYPE)``
2713     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2714     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2715 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2716     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2717     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2718     must be floating point.
2719 ``fpext (CST to TYPE)``
2720     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2721     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2722     floating point.
2723 ``fptoui (CST to TYPE)``
2724     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2725     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2726     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2727     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2728     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2729 ``fptosi (CST to TYPE)``
2730     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2731     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2732     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2733     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2734     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2735 ``uitofp (CST to TYPE)``
2736     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2737     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2738     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2739     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2740     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2741 ``sitofp (CST to TYPE)``
2742     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2743     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2744     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2745     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2746     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2747 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2748     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2749     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2750     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2751     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2752 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2753     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2754     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2755     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2756     This one is *really* dangerous!
2757 ``bitcast (CST to TYPE)``
2758     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2759     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2760     instruction <i_bitcast>`.
2761 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2762     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2763     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2764     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2765 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2766     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2767     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2768     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2769     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2770 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2771     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2772 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2773     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2774 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2775     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2776 ``extractelement (VAL, IDX)``
2777     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2778     constants.
2779 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2780     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2781     constants.
2782 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2783     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2784     constants.
2785 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2786     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2787     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2788     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2789     least one index value must be specified.
2790 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2791     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2792     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2793     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2794     value must be specified.
2795 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2796     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2797     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2798     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2799     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2800     operations on floating point values are allowed).
2801
2802 Other Values
2803 ============
2804
2805 .. _inlineasmexprs:
2806
2807 Inline Assembler Expressions
2808 ----------------------------
2809
2810 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2811 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2812 represents the inline assembler as a template string (containing the
2813 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2814 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2815 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2816 stack conservatively.
2817
2818 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2819 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2820 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2821 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2822 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2823
2824 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2825 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2826 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2827 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2828 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2829 syntax known to LLVM.
2830
2831 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2832 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2833 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2834 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2835 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2836 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2837 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2838 assembly.
2839
2840 An example inline assembler expression is:
2841
2842 .. code-block:: llvm
2843
2844     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2845
2846 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2847 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2848 Thus, typically we have:
2849
2850 .. code-block:: llvm
2851
2852     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2853
2854 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2855 marked as having side effects. This is done through the use of the
2856 '``sideeffect``' keyword, like so:
2857
2858 .. code-block:: llvm
2859
2860     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2861
2862 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2863 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2864 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2865 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2866 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2867 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2868
2869 .. code-block:: llvm
2870
2871     call void asm alignstack "eieio", ""()
2872
2873 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2874 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2875 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2876 the only supported dialects. An example is:
2877
2878 .. code-block:: llvm
2879
2880     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2881
2882 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2883 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2884 keyword last.
2885
2886 Inline Asm Constraint String
2887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2888
2889 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2890 more constraint codes.
2891
2892 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2893 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2894 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2895 second, etc.
2896
2897 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2898 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2899 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2900 clobbers. They cannot be intermingled.
2901
2902 There are also three different categories of constraint codes:
2903
2904 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2905   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2906   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2907 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2908   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2909   modes used by the target.
2910 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2911   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2912   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2913   proper range for the instruction you wish to use it with.
2914
2915 Output constraints
2916 """"""""""""""""""
2917
2918 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2919 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2920 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2921 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2922 below about indirect outputs).
2923
2924 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2925 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2926 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2927 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2928 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2929 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2930 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2931 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2932 output).
2933
2934 Input constraints
2935 """""""""""""""""
2936
2937 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2938 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2939 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2940 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2941 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2942 contain the same value.
2943
2944 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2945 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2946 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2947 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2948 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2949 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2950 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2951 constraint).
2952
2953 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2954 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2955 (even when the other input has the same value).
2956
2957 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2958 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2959
2960 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2961 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2962 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2963 registers, and all of them passed to the inline asm.
2964
2965 However, this feature is often not as useful as you might think.
2966
2967 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2968 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2969 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2970 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2971 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2972 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2973
2974 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2975 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2976 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2977 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2978 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2979 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2980 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2981 use)
2982
2983 Indirect inputs and outputs
2984 """""""""""""""""""""""""""
2985
2986 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2987 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2988 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2989 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2990 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2991 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2992 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2993 memory location, instead of just read from it).
2994
2995 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2996 address of a variable as a value.
2997
2998 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
2999 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3000 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3001 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3002 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3003 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3004 optimization passes. I would recommend not using it.)
3005
3006
3007 Clobber constraints
3008 """""""""""""""""""
3009
3010 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3011 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3012 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3013 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3014 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3015 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3016 output.
3017
3018
3019 Constraint Codes
3020 """"""""""""""""
3021 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3022
3023 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3024 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3025 (e.g. "``{eax}``").
3026
3027 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3028 GCC's constraint codes.
3029
3030 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3031 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3032 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3033
3034 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3035 inline asm constraint list:
3036
3037 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3038    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3039    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3040    constraint list.
3041
3042 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3043    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3044    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3045    constraint list will be chosen together.
3046
3047 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3048 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3049 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3050 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3051
3052 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3053 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3054 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3055 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3056 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3057 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3058 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3059 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3060 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3061 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3062 intended.)
3063
3064 Supported Constraint Code List
3065 """"""""""""""""""""""""""""""
3066
3067 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3068 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3069 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3070 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3071
3072 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3073
3074 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3075 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3076   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3077   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3078 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3079   immediate, or a relocatable value.
3080 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3081 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3082 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3083   useful to pass a label for an asm branch or call.
3084
3085   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3086      block without telling llvm about the control transfer???)
3087
3088 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3089
3090 Other constraints are target-specific:
3091
3092 AArch64:
3093
3094 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3095 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3096   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3097 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3098   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3099 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3100   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3101 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3102   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3103 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3104   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3105   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3106   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3107 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3108   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3109 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3110   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3111   well.)
3112 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3113 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3114 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3115
3116 AMDGPU:
3117
3118 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3119 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3120 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3121
3122
3123 All ARM modes:
3124
3125 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3126   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3127
3128 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3129
3130 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3131 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3132 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3133 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3134   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3135   print the inverted value).
3136 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3137   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3138   value).
3139 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3140 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3141 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3142 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3143 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3144   as ``r``.
3145 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3146   invalid.
3147 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3148   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3149 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3150   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3151 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3152   ``s0-s31``.
3153
3154 ARM's Thumb1 mode:
3155
3156 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3157 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3158 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3159   some amount.
3160 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3161 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3162 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3163 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3164 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3165 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3166 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3167 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3168   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3169 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3170   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3171 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3172   ``s0-s31``.
3173
3174
3175 Hexagon:
3176
3177 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3178   at the moment.
3179 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3180
3181 MSP430:
3182
3183 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3184
3185 MIPS:
3186
3187 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3188 - ``J``: An immediate integer zero.
3189 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3190 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3191 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3192 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3193 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3194 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3195   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3196 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3197   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3198   ``m``.
3199 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3200   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3201 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3202 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3203   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3204   argument modifier for compatibility with GCC.
3205 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3206   ``25``).
3207 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3208 - ``x``: Invalid.
3209
3210 NVPTX:
3211
3212 - ``b``: A 1-bit integer register.
3213 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3214 - ``r``: A 32-bit integer register.
3215 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3216 - ``f``: A 32-bit float register.
3217 - ``d``: A 64-bit float register.
3218
3219
3220 PowerPC:
3221
3222 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3223 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3224 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3225 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3226 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3227 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3228 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3229 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3230   constant.
3231 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3232   treated the same as ``m``.
3233 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3234 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3235   ``R1-R31``).
3236 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3237   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3238 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3239   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3240   altivec vector register (``V0-V31``).
3241
3242   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3243      is supposed to only use the altivec vector registers?
3244
3245 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3246 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3247 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3248   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3249 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3250   set.
3251
3252 Sparc:
3253
3254 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3255 - ``r``: A 32-bit integer register.
3256
3257 SystemZ:
3258
3259 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3260 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3261 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3262 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3263 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3264 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3265   ``m``, at the moment.
3266 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3267 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3268   address context evaluates as zero).
3269 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3270   (LLVM-specific)
3271 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3272
3273 X86:
3274
3275 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3276 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3277 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3278 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3279   0xffffffff.
3280 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3281 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3282 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3283 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3284 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3285 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3286 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3287   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3288   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3289 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3290   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3291 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3292 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3293   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3294 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3295 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3296 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3297   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3298   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3299   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3300 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3301 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3302   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3303   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3304   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3305   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3306   statement.
3307
3308 XCore:
3309
3310 - ``r``: A 32-bit integer register.
3311
3312
3313 .. _inline-asm-modifiers:
3314
3315 Asm template argument modifiers
3316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3317
3318 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3319 "``${0:n}``".
3320
3321 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3322 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3323 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3324 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3325
3326 Target-independent:
3327
3328 - ``c``: Print an immediate integer constant  unadorned, without
3329   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3330 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3331   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3332 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3333   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3334
3335 AArch64:
3336
3337 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3338   instead of ``x30``, print ``w30``.
3339 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3340 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3341   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3342   ``v*``.
3343
3344 AMDGPU:
3345
3346 - ``r``: No effect.
3347
3348 ARM:
3349
3350 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3351   register).
3352 - ``P``: No effect.
3353 - ``q``: No effect.
3354 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3355   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3356 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3357   prefix.
3358 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3359 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3360   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3361 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3362   register of a two-register operand.
3363 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3364   register of a two-register operand.
3365 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3366   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3367   to ``R``.)
3368
3369   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3370      of a two-register operand.
3371
3372 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3373 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3374 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3375   adornment.
3376
3377 Hexagon:
3378
3379 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3380   has been allocated consecutively to the first.
3381
3382   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3383      nothing that ensures that happens, is there?
3384
3385 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3386   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3387
3388 MSP430:
3389
3390 No additional modifiers.
3391
3392 MIPS:
3393
3394 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3395 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3396 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3397 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3398 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3399 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3400   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3401
3402   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3403
3404 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3405   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3406
3407   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3408
3409 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3410   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3411   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3412   ``M``.)
3413 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3414   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3415   constraint.
3416
3417 NVPTX:
3418
3419 - ``r``: No effect.
3420
3421 PowerPC:
3422
3423 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3424   has been allocated consecutively to the first.
3425
3426   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3427      nothing that ensures that happens, is there?
3428
3429 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3430   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3431 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3432   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3433 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3434   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3435   always print nothing)
3436 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3437   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3438
3439 Sparc:
3440
3441 - ``r``: No effect.
3442
3443 SystemZ:
3444
3445 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3446 target-independent modifiers.
3447
3448 X86:
3449
3450 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3451   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3452 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3453 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3454   operand.
3455 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3456   memory operand.
3457 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3458   operand.
3459 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3460   operand.
3461 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3462   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3463 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3464   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3465   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3466   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3467 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3468 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3469   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3470
3471 XCore:
3472
3473 No additional modifiers.
3474
3475
3476 Inline Asm Metadata
3477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3478
3479 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3480 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3481 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3482 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3483 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3484 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3485 it. For example:
3486
3487 .. code-block:: llvm
3488
3489     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3490     ...
3491     !42 = !{ i32 1234567 }
3492
3493 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3494 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3495 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3496 occurs on.
3497
3498 .. _metadata:
3499
3500 Metadata
3501 ========
3502
3503 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3504 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3505 code generator. One example application of metadata is source-level
3506 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3507
3508 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
3509 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3510
3511 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3512
3513 .. _metadata-string:
3514
3515 Metadata Nodes and Metadata Strings
3516 -----------------------------------
3517
3518 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3519 contain any character by escaping non-printable characters with
3520 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3521 "``!"test\00"``".
3522
3523 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3524 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3525 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3526 their operand. For example:
3527
3528 .. code-block:: llvm
3529
3530     !{ !"test\00", i32 10}
3531
3532 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3533
3534 .. code-block:: llvm
3535
3536     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3537
3538 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3539 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3540 when metadata operands change.
3541
3542 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3543 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3544 example:
3545
3546 .. code-block:: llvm
3547
3548     !foo = !{!4, !3}
3549
3550 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3551 function is using two metadata arguments:
3552
3553 .. code-block:: llvm
3554
3555     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3556
3557 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3558 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3559
3560 .. code-block:: llvm
3561
3562     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3563
3564 More information about specific metadata nodes recognized by the
3565 optimizers and code generator is found below.
3566
3567 .. _specialized-metadata:
3568
3569 Specialized Metadata Nodes
3570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3571
3572 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3573 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
3574 order.
3575
3576 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3577 metadata nodes are related to debug info.
3578
3579 .. _DICompileUnit:
3580
3581 DICompileUnit
3582 """""""""""""
3583
3584 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
3585 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3586 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3587 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3588 references to them from instructions).
3589
3590 .. code-block:: llvm
3591
3592     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3593                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3594                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3595                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3596                         globals: !5, imports: !6)
3597
3598 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3599 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
3600 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
3601 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3602 entities (declarations and namespaces).
3603
3604 .. _DIFile:
3605
3606 DIFile
3607 """"""
3608
3609 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
3610
3611 .. code-block:: llvm
3612
3613     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3614
3615 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3616 for ``file:`` fields.
3617
3618 .. _DIBasicType:
3619
3620 DIBasicType
3621 """""""""""
3622
3623 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3624 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3625
3626 .. code-block:: llvm
3627
3628     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3629                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3630     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3631
3632 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3633 following:
3634
3635 .. code-block:: llvm
3636
3637   DW_ATE_address       = 1
3638   DW_ATE_boolean       = 2
3639   DW_ATE_float         = 4
3640   DW_ATE_signed        = 5
3641   DW_ATE_signed_char   = 6
3642   DW_ATE_unsigned      = 7
3643   DW_ATE_unsigned_char = 8
3644
3645 .. _DISubroutineType:
3646
3647 DISubroutineType
3648 """"""""""""""""
3649
3650 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3651 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3652 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3653 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3654
3655 .. code-block:: llvm
3656
3657     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3658     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3659     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3660
3661 .. _DIDerivedType:
3662
3663 DIDerivedType
3664 """""""""""""
3665
3666 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3667 qualified types.
3668
3669 .. code-block:: llvm
3670
3671     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3672                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3673     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3674                         align: 32)
3675
3676 The following ``tag:`` values are valid:
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3681   DW_TAG_member             = 13
3682   DW_TAG_pointer_type       = 15
3683   DW_TAG_reference_type     = 16
3684   DW_TAG_typedef            = 22
3685   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3686   DW_TAG_const_type         = 38
3687   DW_TAG_volatile_type      = 53
3688   DW_TAG_restrict_type      = 55
3689
3690 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3691 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3692 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3693 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3694 argument of a subprogram.
3695
3696 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3697
3698 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3699 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3700 ``baseType:``.
3701
3702 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3703
3704 .. _DICompositeType:
3705
3706 DICompositeType
3707 """""""""""""""
3708
3709 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3710 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3711
3712 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3713 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3714 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3715 <metadata-string>` that matches their identifier.
3716
3717 .. code-block:: llvm
3718
3719     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3720     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3721     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3722     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3723                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3724                           elements: !{!0, !1, !2})
3725
3726 The following ``tag:`` values are valid:
3727
3728 .. code-block:: llvm
3729
3730   DW_TAG_array_type       = 1
3731   DW_TAG_class_type       = 2
3732   DW_TAG_enumeration_type = 4
3733   DW_TAG_structure_type   = 19
3734   DW_TAG_union_type       = 23
3735   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3736   DW_TAG_inheritance      = 28
3737
3738
3739 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3740 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3741 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3742 array type is a native packed vector.
3743
3744 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3745 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3746 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3747 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3748
3749 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3750 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3751 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3752
3753 .. _DISubrange:
3754
3755 DISubrange
3756 """"""""""
3757
3758 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3759 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3760
3761 .. code-block:: llvm
3762
3763     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3764     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3765     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3766
3767 .. _DIEnumerator:
3768
3769 DIEnumerator
3770 """"""""""""
3771
3772 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3773 variants of :ref:`DICompositeType`.
3774
3775 .. code-block:: llvm
3776
3777     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3778     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3779     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3780
3781 DITemplateTypeParameter
3782 """""""""""""""""""""""
3783
3784 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3785 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3786 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3787
3788 .. code-block:: llvm
3789
3790     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3791
3792 DITemplateValueParameter
3793 """"""""""""""""""""""""
3794
3795 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3796 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3797 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3798 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3799 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3800
3801 .. code-block:: llvm
3802
3803     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3804
3805 DINamespace
3806 """""""""""
3807
3808 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3809
3810 .. code-block:: llvm
3811
3812     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3813
3814 DIGlobalVariable
3815 """"""""""""""""
3816
3817 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3818
3819 .. code-block:: llvm
3820
3821     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3822                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3823                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3824                            declaration: !4)
3825
3826 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3827 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3828
3829 .. _DISubprogram:
3830
3831 DISubprogram
3832 """"""""""""
3833
3834 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3835 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3836 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3837 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3838
3839 .. code-block:: llvm
3840
3841     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3842                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3843                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3844                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3845                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3846                        function: void ()* @_Z3foov,
3847                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3848
3849 .. _DILexicalBlock:
3850
3851 DILexicalBlock
3852 """"""""""""""
3853
3854 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3855 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3856 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3857 fields.
3858
3859 .. code-block:: llvm
3860
3861     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3862
3863 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3864 operands.
3865
3866 .. _DILexicalBlockFile:
3867
3868 DILexicalBlockFile
3869 """"""""""""""""""
3870
3871 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3872 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3873 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3874 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3875
3876 .. code-block:: llvm
3877
3878     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3879     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3880     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3881
3882 .. _DILocation:
3883
3884 DILocation
3885 """"""""""
3886
3887 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3888 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3889 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3890
3891 .. code-block:: llvm
3892
3893     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3894
3895 .. _DILocalVariable:
3896
3897 DILocalVariable
3898 """""""""""""""
3899
3900 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3901 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3902 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3903 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3904 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3905 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3906
3907 .. code-block:: llvm
3908
3909     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3910                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3911                           flags: DIFlagArtificial)
3912     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3913                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3914     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3915                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3916
3917 DIExpression
3918 """"""""""""
3919
3920 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3921 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3922 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3923 variable.
3924
3925 The current supported vocabulary is limited:
3926
3927 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3928 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3929 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3930   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3931
3932 .. code-block:: llvm
3933
3934     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3935     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3936     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3937     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3938
3939 DIObjCProperty
3940 """"""""""""""
3941
3942 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3943
3944 .. code-block:: llvm
3945
3946     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3947                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3948
3949 DIImportedEntity
3950 """"""""""""""""
3951
3952 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3953 compile unit.
3954
3955 .. code-block:: llvm
3956
3957    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3958                           entity: !1, line: 7)
3959
3960 '``tbaa``' Metadata
3961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3962
3963 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3964 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3965 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3966 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3967 custom alias analysis behavior for other languages.
3968
3969 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3970 to three fields, e.g.:
3971
3972 .. code-block:: llvm
3973
3974     !0 = !{ !"an example type tree" }
3975     !1 = !{ !"int", !0 }
3976     !2 = !{ !"float", !0 }
3977     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3978
3979 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3980 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3981 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3982 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3983 common names.
3984
3985 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3986 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3987 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3988 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3989 from multiple front-ends is handled conservatively.
3990
3991 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3992 indicates that the type is "constant" (meaning
3993 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3994 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3995
3996 '``tbaa.struct``' Metadata
3997 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3998
3999 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4000 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4001 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4002 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4003 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4004 of the aggregate.
4005
4006 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4007 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4008
4009 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4010 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4011 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4012 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4013 its tbaa tag. e.g.:
4014
4015 .. code-block:: llvm
4016
4017     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4018
4019 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4020 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4021 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4022
4023 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4024 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4025 does not carry useful data and need not be preserved.
4026
4027 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4028 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4029
4030 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4031 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4032 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4033 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4034 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4035 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4036 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4037 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4038 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4039 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4040 alias.
4041
4042 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4043 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4044 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4045 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4046 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4047
4048 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4049 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4050 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4051 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4052 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4053 optionally be provided as a third list entry.
4054
4055 For example,
4056
4057 .. code-block:: llvm
4058
4059     ; Two scope domains:
4060     !0 = !{!0}
4061     !1 = !{!1}
4062
4063     ; Some scopes in these domains:
4064     !2 = !{!2, !0}
4065     !3 = !{!3, !0}
4066     !4 = !{!4, !1}
4067
4068     ; Some scope lists:
4069     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4070     !6 = !{!4, !3, !2}
4071     !7 = !{!3}
4072
4073     ; These two instructions don't alias:
4074     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4075     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4076
4077     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4078     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4079     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4080     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4081
4082     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4083     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4084     ; !alias.scope list):
4085     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4086     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4087
4088 '``fpmath``' Metadata
4089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4090
4091 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4092 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4093 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4094 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4095 it. ULP is defined as follows:
4096
4097     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4098     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4099     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4100     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4101     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4102
4103 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4104 number representing the maximum relative error, for example:
4105
4106 .. code-block:: llvm
4107
4108     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4109
4110 .. _range-metadata:
4111
4112 '``range``' Metadata
4113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4114
4115 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4116 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4117 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4118 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4119 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4120 pair. Each pair has the following properties:
4121
4122 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4123 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4124 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4125 -  The range is allowed to wrap.
4126 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4127    ``a!=b``.
4128
4129 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4130 they must be non-contiguous.
4131
4132 Examples:
4133
4134 .. code-block:: llvm
4135
4136       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4137       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4138       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4139       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4140              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4141     ...
4142     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4143     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4144     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4145     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4146
4147 '``llvm.loop``'
4148 ^^^^^^^^^^^^^^^
4149
4150 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4151 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4152 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4153 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4154 specified with the name ``llvm.loop``.
4155
4156 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4157 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4158 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4159 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4160 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4161 constructs:
4162
4163 .. code-block:: llvm
4164
4165     !0 = !{!0}
4166     !1 = !{!1}
4167
4168 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4169 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4170 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4171 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4172
4173 .. code-block:: llvm
4174
4175       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4176     ...
4177     !0 = !{!0, !1}
4178     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4179
4180 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4182
4183 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4184 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4185 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
4186 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
4187 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4188 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4189 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4190 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4191 in determining the safety of these transformations.
4192
4193 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4195
4196 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4197 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4198 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4199 example:
4200
4201 .. code-block:: llvm
4202
4203    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4204
4205 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4206 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4207 then the interleave count will be determined automatically.
4208
4209 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4211
4212 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4213 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4214 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4215 0 disables vectorization:
4216
4217 .. code-block:: llvm
4218
4219    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4220    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4221
4222 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4224
4225 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4226 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4227 operand is an integer specifying the width. For example:
4228
4229 .. code-block:: llvm
4230
4231    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4232
4233 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4234 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4235 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4236 determined automatically.
4237
4238 '``llvm.loop.unroll``'
4239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4240
4241 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4242 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4243 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4244 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4245 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4246 optimizer believes it is safe to do so.
4247
4248 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4249 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4250
4251 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4252 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4253 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4254 example:
4255
4256 .. code-block:: llvm
4257
4258    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4259
4260 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4261 will be partially unrolled.
4262
4263 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4265
4266 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4267 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
4268
4269 .. code-block:: llvm
4270
4271    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4272
4273 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4275
4276 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4277 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
4278
4279 .. code-block:: llvm
4280
4281    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4282
4283 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4285
4286 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4287 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4288 For example:
4289
4290 .. code-block:: llvm
4291
4292    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4293
4294 '``llvm.mem``'
4295 ^^^^^^^^^^^^^^^
4296
4297 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4298 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4299
4300 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4301 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4302
4303 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4304 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4305 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4306 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4307 with the same loop identifier.
4308
4309 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4310 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4311 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4312 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4313 ``L2``.
4314
4315 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4316 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4317 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4318 loop.
4319
4320 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4321 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4322 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
4323 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4324 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4325 insert new memory instructions into the loop body).
4326
4327 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4328 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4329 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4330
4331 .. code-block:: llvm
4332
4333    for.body:
4334      ...
4335      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4336      ...
4337      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4338      ...
4339      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4340
4341    for.end:
4342    ...
4343    !0 = !{!0}
4344
4345 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4346 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4347 the loop identifier metadata node directly:
4348
4349 .. code-block:: llvm
4350
4351    outer.for.body:
4352      ...
4353      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4354      ...
4355      br label %inner.for.body
4356
4357    inner.for.body:
4358      ...
4359      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4360      ...
4361      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4362      ...
4363      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4364
4365    inner.for.end:
4366      ...
4367      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4368      ...
4369      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4370
4371    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4372    ...
4373    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4374    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4375    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4376
4377 '``llvm.bitsets``'
4378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4379
4380 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4381 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4382
4383 Module Flags Metadata
4384 =====================
4385
4386 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4387 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4388 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4389 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4390 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4391 look it up.
4392
4393 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4394 Each triplet has the following form:
4395
4396 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4397    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4398    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4399    described below.
4400 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4401    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4402    including entries with the **Require** behavior).
4403 -  The third element is the value of the flag.
4404
4405 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4406 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4407 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4408 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4409 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4410 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4411
4412 The following behaviors are supported:
4413
4414 .. list-table::
4415    :header-rows: 1
4416    :widths: 10 90
4417
4418    * - Value
4419      - Behavior
4420
4421    * - 1
4422      - **Error**
4423            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4424            is that of the operands.
4425
4426    * - 2
4427      - **Warning**
4428            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4429            operand for the flag from the first module being linked.
4430
4431    * - 3
4432      - **Require**
4433            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4434            specified value after linking is performed. The value must be a
4435            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4436            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4437            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4438            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4439            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4440
4441    * - 4
4442      - **Override**
4443            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4444            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4445            differ, an error will be emitted.
4446
4447    * - 5
4448      - **Append**
4449            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4450
4451    * - 6
4452      - **AppendUnique**
4453            Appends the two values, which are required to be metadata
4454            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4455            during the append operation.
4456
4457 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4458 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4459 value) or **Override**.
4460
4461 An example of module flags:
4462
4463 .. code-block:: llvm
4464
4465     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4466     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4467     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4468     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4469       !{
4470         !"foo", i32 1
4471       }
4472     }
4473     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4474
4475 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4476    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4477    values are not equal.
4478
4479 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4480    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4481    '37'.
4482
4483 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4484    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4485    warning if their values are not equal.
4486
4487 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4488
4489    ::
4490
4491        !{ !"foo", i32 1 }
4492
4493    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4494    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4495    performed.
4496
4497 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4498 ----------------------------------------------------
4499
4500 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4501 collection in a special section called "image info". The metadata
4502 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4503 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4504 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4505 be merged rather than appended together.
4506
4507 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4508 following key-value pairs:
4509
4510 .. list-table::
4511    :header-rows: 1
4512    :widths: 30 70
4513
4514    * - Key
4515      - Value
4516
4517    * - ``Objective-C Version``
4518      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4519
4520    * - ``Objective-C Image Info Version``
4521      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4522        always 0.
4523
4524    * - ``Objective-C Image Info Section``
4525      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4526        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4527        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4528        Objective-C ABI version 2.
4529
4530    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4531      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4532        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4533        collection supported.
4534
4535    * - ``Objective-C GC Only``
4536      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4537        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4538        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4539
4540 Some important flag interactions:
4541
4542 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4543    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4544    2, then the resulting module has the
4545    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4546 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4547    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4548
4549 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4550 --------------------------------------------
4551
4552 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4553 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4554 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4555 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4556
4557 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4558 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4559 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4560 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4561 list of metadata strings defining linker options.
4562
4563 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4564 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4565 framework::
4566
4567     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4568        !{
4569           !{ !"-lz" },
4570           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4571     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4572
4573 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4574 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4575 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4576 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4577 assembly writer or object file emitter.
4578
4579 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4580 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4581 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4582
4583 C type width Module Flags Metadata
4584 ----------------------------------
4585
4586 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4587 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4588 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4589 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4590 width.
4591
4592 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4593 flags metadata, using the following key-value pairs:
4594
4595 .. list-table::
4596    :header-rows: 1
4597    :widths: 30 70
4598
4599    * - Key
4600      - Value
4601
4602    * - short_wchar
4603      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4604        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4605
4606    * - short_enum
4607      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4608        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4609          represent all of its values.
4610
4611 For example, the following metadata section specifies that the module was
4612 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4613 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4614
4615     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4616     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4617     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4618
4619 .. _intrinsicglobalvariables:
4620
4621 Intrinsic Global Variables
4622 ==========================
4623
4624 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4625 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4626 All globals of this sort should have a section specified as
4627 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4628 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4629
4630 .. _gv_llvmused:
4631
4632 The '``llvm.used``' Global Variable
4633 -----------------------------------
4634
4635 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4636 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4637 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4638 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4639 use of it is:
4640
4641 .. code-block:: llvm
4642
4643     @X = global i8 4
4644     @Y = global i32 123
4645
4646     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4647        i8* @X,
4648        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4649     ], section "llvm.metadata"
4650
4651 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4652 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4653 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4654 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4655 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4656 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4657 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4658
4659 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4660 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4661 molesting the symbol.
4662
4663 .. _gv_llvmcompilerused:
4664
4665 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4666 --------------------------------------------
4667
4668 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4669 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4670 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4671 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4672 by ``@llvm.used``.
4673
4674 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4675 and should not be exposed to source languages.
4676
4677 .. _gv_llvmglobalctors:
4678
4679 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4680 -------------------------------------------
4681
4682 .. code-block:: llvm
4683
4684     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4685     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4686
4687 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4688 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4689 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4690 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4691 functions with the same priority is not defined.
4692
4693 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4694 or function, the initializer function will only run if the associated
4695 data from the current module is not discarded.
4696
4697 .. _llvmglobaldtors:
4698
4699 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4700 -------------------------------------------
4701
4702 .. code-block:: llvm
4703
4704     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4705     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4706
4707 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4708 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4709 The functions referenced by this array will be called in descending
4710 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4711 order of functions with the same priority is not defined.
4712
4713 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4714 or function, the destructor function will only run if the associated
4715 data from the current module is not discarded.
4716
4717 Instruction Reference
4718 =====================
4719
4720 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4721 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4722 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4723 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4724 :ref:`other instructions <otherops>`.
4725
4726 .. _terminators:
4727
4728 Terminator Instructions
4729 -----------------------
4730
4731 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4732 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4733 block should be executed after the current block is finished. These
4734 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4735 control flow, not values (the one exception being the
4736 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4737
4738 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4739 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4740 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4741 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4742
4743 .. _i_ret:
4744
4745 '``ret``' Instruction
4746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4747
4748 Syntax:
4749 """""""
4750
4751 ::
4752
4753       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4754       ret void                 ; Return from void function
4755
4756 Overview:
4757 """""""""
4758
4759 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4760 a value) from a function back to the caller.
4761
4762 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4763 value and then causes control flow, and one that just causes control
4764 flow to occur.
4765
4766 Arguments:
4767 """"""""""
4768
4769 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4770 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4771 class <t_firstclass>`' type.
4772
4773 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4774 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4775 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4776 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4777 value.
4778
4779 Semantics:
4780 """"""""""
4781
4782 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4783 the calling function's context. If the caller is a
4784 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4785 instruction after the call. If the caller was an
4786 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4787 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4788 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4789 value.
4790
4791 Example:
4792 """"""""
4793
4794 .. code-block:: llvm
4795
4796       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4797       ret void                        ; Return from a void function
4798       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4799
4800 .. _i_br:
4801
4802 '``br``' Instruction
4803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4804
4805 Syntax:
4806 """""""
4807
4808 ::
4809
4810       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4811       br label <dest>          ; Unconditional branch
4812
4813 Overview:
4814 """""""""
4815
4816 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4817 different basic block in the current function. There are two forms of
4818 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4819 unconditional branch.
4820
4821 Arguments:
4822 """"""""""
4823
4824 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4825 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4826 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4827
4828 Semantics:
4829 """"""""""
4830
4831 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4832 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4833 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4834 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4835
4836 Example:
4837 """"""""
4838
4839 .. code-block:: llvm
4840
4841     Test:
4842       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4843       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4844     IfEqual:
4845       ret i32 1
4846     IfUnequal:
4847       ret i32 0
4848
4849 .. _i_switch:
4850
4851 '``switch``' Instruction
4852 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4853
4854 Syntax:
4855 """""""
4856
4857 ::
4858
4859       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4860
4861 Overview:
4862 """""""""
4863
4864 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4865 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4866 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4867 destinations.
4868
4869 Arguments:
4870 """"""""""
4871
4872 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4873 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4874 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4875 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4876
4877 Semantics:
4878 """"""""""
4879
4880 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4881 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4882 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4883 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4884 to the default destination.
4885
4886 Implementation:
4887 """""""""""""""
4888
4889 Depending on properties of the target machine and the particular
4890 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4891 different ways. For example, it could be generated as a series of
4892 chained conditional branches or with a lookup table.
4893
4894 Example:
4895 """"""""
4896
4897 .. code-block:: llvm
4898
4899      ; Emulate a conditional br instruction
4900      %Val = zext i1 %value to i32
4901      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4902
4903      ; Emulate an unconditional br instruction
4904      switch i32 0, label %dest [ ]
4905
4906      ; Implement a jump table:
4907      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4908                                          i32 1, label %onone
4909                                          i32 2, label %ontwo ]
4910
4911 .. _i_indirectbr:
4912
4913 '``indirectbr``' Instruction
4914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4915
4916 Syntax:
4917 """""""
4918
4919 ::
4920
4921       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4922
4923 Overview:
4924 """""""""
4925
4926 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4927 label within the current function, whose address is specified by
4928 "``address``". Address must be derived from a
4929 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4930
4931 Arguments:
4932 """"""""""
4933
4934 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4935 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4936 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4937 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4938
4939 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4940 accurate understanding of the CFG.
4941
4942 Semantics:
4943 """"""""""
4944
4945 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4946 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4947 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4948 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4949
4950 Implementation:
4951 """""""""""""""
4952
4953 This is typically implemented with a jump through a register.
4954
4955 Example:
4956 """"""""
4957
4958 .. code-block:: llvm
4959
4960      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4961
4962 .. _i_invoke:
4963
4964 '``invoke``' Instruction
4965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4966
4967 Syntax:
4968 """""""
4969
4970 ::
4971
4972       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4973                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4974
4975 Overview:
4976 """""""""
4977
4978 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4979 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4980 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4981 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4982 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4983 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4984 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4985 nearest "exception" label.
4986
4987 The '``exception``' label is a `landing
4988 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4989 '``exception``' label is required to have the
4990 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4991 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4992 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4993 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4994 instruction, so that the important information contained within the
4995 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4996
4997 Arguments:
4998 """"""""""
4999
5000 This instruction requires several arguments:
5001
5002 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5003    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5004    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5005 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5006    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5007    are valid here.
5008 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5009    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5010    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5011    branching off an arbitrary pointer to function value.
5012 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5013    function to be invoked.
5014 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5015    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5016    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5017    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5018    extra arguments can be specified.
5019 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5020    executes a '``ret``' instruction.
5021 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5022    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5023    mechanism.
5024 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5025    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5026    attributes are valid here.
5027
5028 Semantics:
5029 """"""""""
5030
5031 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5032 instruction in most regards. The primary difference is that it
5033 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5034 library to unwind the stack.
5035
5036 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5037 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5038 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5039 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5040
5041 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5042 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5043 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5044 return value is available.
5045
5046 Example:
5047 """"""""
5048
5049 .. code-block:: llvm
5050
5051       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5052                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5053       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5054                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5055
5056 .. _i_resume:
5057
5058 '``resume``' Instruction
5059 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5060
5061 Syntax:
5062 """""""
5063
5064 ::
5065
5066       resume <type> <value>
5067
5068 Overview:
5069 """""""""
5070
5071 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5072 successors.
5073
5074 Arguments:
5075 """"""""""
5076
5077 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5078 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5079 function.
5080
5081 Semantics:
5082 """"""""""
5083
5084 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5085 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5086 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5087
5088 Example:
5089 """"""""
5090
5091 .. code-block:: llvm
5092
5093       resume { i8*, i32 } %exn
5094
5095 .. _i_unreachable:
5096
5097 '``unreachable``' Instruction
5098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5099
5100 Syntax:
5101 """""""
5102
5103 ::
5104
5105       unreachable
5106
5107 Overview:
5108 """""""""
5109
5110 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5111 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5112 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5113 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5114
5115 Semantics:
5116 """"""""""
5117
5118 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5119
5120 .. _binaryops:
5121
5122 Binary Operations
5123 -----------------
5124
5125 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5126 They require two operands of the same type, execute an operation on
5127 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5128 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5129 result value has the same type as its operands.
5130
5131 There are several different binary operators:
5132
5133 .. _i_add:
5134
5135 '``add``' Instruction
5136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5137
5138 Syntax:
5139 """""""
5140
5141 ::
5142
5143       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5144       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5145       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5146       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5147
5148 Overview:
5149 """""""""
5150
5151 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5152
5153 Arguments:
5154 """"""""""
5155
5156 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5157 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5158 arguments must have identical types.
5159
5160 Semantics:
5161 """"""""""
5162
5163 The value produced is the integer sum of the two operands.
5164
5165 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5166 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5167 the result.
5168
5169 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5170 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5171
5172 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5173 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5174 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5175 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5176
5177 Example:
5178 """"""""
5179
5180 .. code-block:: llvm
5181
5182       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5183
5184 .. _i_fadd:
5185
5186 '``fadd``' Instruction
5187 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5188
5189 Syntax:
5190 """""""
5191
5192 ::
5193
5194       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5195
5196 Overview:
5197 """""""""
5198
5199 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5200
5201 Arguments:
5202 """"""""""
5203
5204 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5205 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5206 Both arguments must have identical types.
5207
5208 Semantics:
5209 """"""""""
5210
5211 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5212 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5213 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5214 optimizations:
5215
5216 Example:
5217 """"""""
5218
5219 .. code-block:: llvm
5220
5221       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5222
5223 '``sub``' Instruction
5224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5225
5226 Syntax:
5227 """""""
5228
5229 ::
5230
5231       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5232       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5233       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5234       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5235
5236 Overview:
5237 """""""""
5238
5239 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5240
5241 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5242 instruction present in most other intermediate representations.
5243
5244 Arguments:
5245 """"""""""
5246
5247 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5248 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5249 arguments must have identical types.
5250
5251 Semantics:
5252 """"""""""
5253
5254 The value produced is the integer difference of the two operands.
5255
5256 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5257 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5258 the result.
5259
5260 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5261 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5262
5263 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5264 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5265 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5266 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5267
5268 Example:
5269 """"""""
5270
5271 .. code-block:: llvm
5272
5273       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5274       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5275
5276 .. _i_fsub:
5277
5278 '``fsub``' Instruction
5279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5280
5281 Syntax:
5282 """""""
5283
5284 ::
5285
5286       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5287
5288 Overview:
5289 """""""""
5290
5291 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5292
5293 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5294 instruction present in most other intermediate representations.
5295
5296 Arguments:
5297 """"""""""
5298
5299 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5300 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5301 Both arguments must have identical types.
5302
5303 Semantics:
5304 """"""""""
5305
5306 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5307 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5308 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5309 unsafe floating point optimizations:
5310
5311 Example:
5312 """"""""
5313
5314 .. code-block:: llvm
5315
5316       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5317       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5318
5319 '``mul``' Instruction
5320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5321
5322 Syntax:
5323 """""""
5324
5325 ::
5326
5327       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5328       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5329       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5330       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5331
5332 Overview:
5333 """""""""
5334
5335 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5336
5337 Arguments:
5338 """"""""""
5339
5340 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5341 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5342 arguments must have identical types.
5343
5344 Semantics:
5345 """"""""""
5346
5347 The value produced is the integer product of the two operands.
5348
5349 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5350 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5351 bit width of the result.
5352
5353 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5354 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5355 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5356 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5357 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5358 product.
5359
5360 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5361 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5362 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5363 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5364
5365 Example:
5366 """"""""
5367
5368 .. code-block:: llvm
5369
5370       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5371
5372 .. _i_fmul:
5373
5374 '``fmul``' Instruction
5375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5376
5377 Syntax:
5378 """""""
5379
5380 ::
5381
5382       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5383
5384 Overview:
5385 """""""""
5386
5387 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5388
5389 Arguments:
5390 """"""""""
5391
5392 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5393 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5394 Both arguments must have identical types.
5395
5396 Semantics:
5397 """"""""""
5398
5399 The value produced is the floating point product of the two operands.
5400 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5401 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5402 unsafe floating point optimizations:
5403
5404 Example:
5405 """"""""
5406
5407 .. code-block:: llvm
5408
5409       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5410
5411 '``udiv``' Instruction
5412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5413
5414 Syntax:
5415 """""""
5416
5417 ::
5418
5419       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5420       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5421
5422 Overview:
5423 """""""""
5424
5425 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5426
5427 Arguments:
5428 """"""""""
5429
5430 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5431 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5432 arguments must have identical types.
5433
5434 Semantics:
5435 """"""""""
5436
5437 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5438
5439 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5440 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5441
5442 Division by zero leads to undefined behavior.
5443
5444 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5445 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5446 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5447
5448 Example:
5449 """"""""
5450
5451 .. code-block:: llvm
5452
5453       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5454
5455 '``sdiv``' Instruction
5456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5457
5458 Syntax:
5459 """""""
5460
5461 ::
5462
5463       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5464       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5465
5466 Overview:
5467 """""""""
5468
5469 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5470
5471 Arguments:
5472 """"""""""
5473
5474 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5475 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5476 arguments must have identical types.
5477
5478 Semantics:
5479 """"""""""
5480
5481 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5482 rounded towards zero.
5483
5484 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5485 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5486
5487 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5488 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5489 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5490
5491 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5492 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5493
5494 Example:
5495 """"""""
5496
5497 .. code-block:: llvm
5498
5499       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5500
5501 .. _i_fdiv:
5502
5503 '``fdiv``' Instruction
5504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5505
5506 Syntax:
5507 """""""
5508
5509 ::
5510
5511       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5512
5513 Overview:
5514 """""""""
5515
5516 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5517
5518 Arguments:
5519 """"""""""
5520
5521 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5522 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5523 Both arguments must have identical types.
5524
5525 Semantics:
5526 """"""""""
5527
5528 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5529 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5530 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5531 unsafe floating point optimizations:
5532
5533 Example:
5534 """"""""
5535
5536 .. code-block:: llvm
5537
5538       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5539
5540 '``urem``' Instruction
5541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5542
5543 Syntax:
5544 """""""
5545
5546 ::
5547
5548       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5549
5550 Overview:
5551 """""""""
5552
5553 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5554 division of its two arguments.
5555
5556 Arguments:
5557 """"""""""
5558
5559 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5560 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5561 arguments must have identical types.
5562
5563 Semantics:
5564 """"""""""
5565
5566 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5567 This instruction always performs an unsigned division to get the
5568 remainder.
5569
5570 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5571 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5572
5573 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5574
5575 Example:
5576 """"""""
5577
5578 .. code-block:: llvm
5579
5580       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5581
5582 '``srem``' Instruction
5583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5584
5585 Syntax:
5586 """""""
5587
5588 ::
5589
5590       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5591
5592 Overview:
5593 """""""""
5594
5595 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5596 division of its two operands. This instruction can also take
5597 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5598 must be integers.
5599
5600 Arguments:
5601 """"""""""
5602
5603 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5604 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5605 arguments must have identical types.
5606
5607 Semantics:
5608 """"""""""
5609
5610 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5611 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5612 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5613 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5614 difference, see `The Math
5615 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5616 table of how this is implemented in various languages, please see
5617 `Wikipedia: modulo
5618 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5619
5620 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5621 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5622
5623 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5624 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5625 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5626 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5627 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5628 result of the division and the remainder.)
5629
5630 Example:
5631 """"""""
5632
5633 .. code-block:: llvm
5634
5635       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5636
5637 .. _i_frem:
5638
5639 '``frem``' Instruction
5640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5641
5642 Syntax:
5643 """""""
5644
5645 ::
5646
5647       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5648
5649 Overview:
5650 """""""""
5651
5652 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5653 its two operands.
5654
5655 Arguments:
5656 """"""""""
5657
5658 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5659 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5660 Both arguments must have identical types.
5661
5662 Semantics:
5663 """"""""""
5664
5665 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5666 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5667 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5668 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5669
5670 Example:
5671 """"""""
5672
5673 .. code-block:: llvm
5674
5675       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5676
5677 .. _bitwiseops:
5678
5679 Bitwise Binary Operations
5680 -------------------------
5681
5682 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5683 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5684 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5685 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5686 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5687
5688 '``shl``' Instruction
5689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5690
5691 Syntax:
5692 """""""
5693
5694 ::
5695
5696       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5697       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5698       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5699       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5700
5701 Overview:
5702 """""""""
5703
5704 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5705 a specified number of bits.
5706
5707 Arguments:
5708 """"""""""
5709
5710 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5711 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5712 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5713
5714 Semantics:
5715 """"""""""
5716
5717 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5718 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5719 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5720 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5721 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5722 in ``op2``.
5723
5724 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5725 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5726 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5727 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5728 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5729 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5730 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5731
5732 Example:
5733 """"""""
5734
5735 .. code-block:: llvm
5736
5737       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5738       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5739       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5740       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5741       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5742
5743 '``lshr``' Instruction
5744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5745
5746 Syntax:
5747 """""""
5748
5749 ::
5750
5751       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5752       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5753
5754 Overview:
5755 """""""""
5756
5757 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5758 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5759
5760 Arguments:
5761 """"""""""
5762
5763 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5764 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5765 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5766
5767 Semantics:
5768 """"""""""
5769
5770 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5771 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5772 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5773 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5774 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5775 corresponding shift amount in ``op2``.
5776
5777 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5778 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5779 non-zero.
5780
5781 Example:
5782 """"""""
5783
5784 .. code-block:: llvm
5785
5786       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5787       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5788       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5789       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5790       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5791       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5792
5793 '``ashr``' Instruction
5794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5795
5796 Syntax:
5797 """""""
5798
5799 ::
5800
5801       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5802       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5803
5804 Overview:
5805 """""""""
5806
5807 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5808 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5809 extension.
5810
5811 Arguments:
5812 """"""""""
5813
5814 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5815 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5816 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5817
5818 Semantics:
5819 """"""""""
5820
5821 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5822 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5823 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5824 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5825 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5826 corresponding shift amount in ``op2``.
5827
5828 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5829 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5830 non-zero.
5831
5832 Example:
5833 """"""""
5834
5835 .. code-block:: llvm
5836
5837       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5838       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5839       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5840       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5841       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5842       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5843
5844 '``and``' Instruction
5845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5846
5847 Syntax:
5848 """""""
5849
5850 ::
5851
5852       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5853
5854 Overview:
5855 """""""""
5856
5857 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5858 operands.
5859
5860 Arguments:
5861 """"""""""
5862
5863 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5864 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5865 arguments must have identical types.
5866
5867 Semantics:
5868 """"""""""
5869
5870 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5871
5872 +-----+-----+-----+
5873 | In0 | In1 | Out |
5874 +-----+-----+-----+
5875 |   0 |   0 |   0 |
5876 +-----+-----+-----+
5877 |   0 |   1 |   0 |
5878 +-----+-----+-----+
5879 |   1 |   0 |   0 |
5880 +-----+-----+-----+
5881 |   1 |   1 |   1 |
5882 +-----+-----+-----+
5883
5884 Example:
5885 """"""""
5886
5887 .. code-block:: llvm
5888
5889       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5890       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5891       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5892
5893 '``or``' Instruction
5894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5895
5896 Syntax:
5897 """""""
5898
5899 ::
5900
5901       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5902
5903 Overview:
5904 """""""""
5905
5906 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5907 two operands.
5908
5909 Arguments:
5910 """"""""""
5911
5912 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5913 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5914 arguments must have identical types.
5915
5916 Semantics:
5917 """"""""""
5918
5919 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5920
5921 +-----+-----+-----+
5922 | In0 | In1 | Out |
5923 +-----+-----+-----+
5924 |   0 |   0 |   0 |
5925 +-----+-----+-----+
5926 |   0 |   1 |   1 |
5927 +-----+-----+-----+
5928 |   1 |   0 |   1 |
5929 +-----+-----+-----+
5930 |   1 |   1 |   1 |
5931 +-----+-----+-----+
5932
5933 Example:
5934 """"""""
5935
5936 ::
5937
5938       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5939       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5940       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5941
5942 '``xor``' Instruction
5943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5944
5945 Syntax:
5946 """""""
5947
5948 ::
5949
5950       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5951
5952 Overview:
5953 """""""""
5954
5955 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5956 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5957 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5958
5959 Arguments:
5960 """"""""""
5961
5962 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5963 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5964 arguments must have identical types.
5965
5966 Semantics:
5967 """"""""""
5968
5969 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5970
5971 +-----+-----+-----+
5972 | In0 | In1 | Out |
5973 +-----+-----+-----+
5974 |   0 |   0 |   0 |
5975 +-----+-----+-----+
5976 |   0 |   1 |   1 |
5977 +-----+-----+-----+
5978 |   1 |   0 |   1 |
5979 +-----+-----+-----+
5980 |   1 |   1 |   0 |
5981 +-----+-----+-----+
5982
5983 Example:
5984 """"""""
5985
5986 .. code-block:: llvm
5987
5988       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5989       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5990       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5991       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5992
5993 Vector Operations
5994 -----------------
5995
5996 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5997 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5998 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5999 While LLVM does directly support these vector operations, many
6000 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6001 take full advantage of a specific target.
6002
6003 .. _i_extractelement:
6004
6005 '``extractelement``' Instruction
6006 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6007
6008 Syntax:
6009 """""""
6010
6011 ::
6012
6013       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6014
6015 Overview:
6016 """""""""
6017
6018 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6019 from a vector at a specified index.
6020
6021 Arguments:
6022 """"""""""
6023
6024 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6025 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6026 the position from which to extract the element. The index may be a
6027 variable of any integer type.
6028
6029 Semantics:
6030 """"""""""
6031
6032 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6033 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6034 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6035
6036 Example:
6037 """"""""
6038
6039 .. code-block:: llvm
6040
6041       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6042
6043 .. _i_insertelement:
6044
6045 '``insertelement``' Instruction
6046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6047
6048 Syntax:
6049 """""""
6050
6051 ::
6052
6053       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6054
6055 Overview:
6056 """""""""
6057
6058 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6059 vector at a specified index.
6060
6061 Arguments:
6062 """"""""""
6063
6064 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6065 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6066 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6067 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6068 index may be a variable of any integer type.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6074 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6075 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6076 undefined.
6077
6078 Example:
6079 """"""""
6080
6081 .. code-block:: llvm
6082
6083       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6084
6085 .. _i_shufflevector:
6086
6087 '``shufflevector``' Instruction
6088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6089
6090 Syntax:
6091 """""""
6092
6093 ::
6094
6095       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6096
6097 Overview:
6098 """""""""
6099
6100 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6101 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6102 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6103
6104 Arguments:
6105 """"""""""
6106
6107 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6108 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6109 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6110 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6111 same as the element type of the first two operands.
6112
6113 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6114 constant integer or undef values.
6115
6116 Semantics:
6117 """"""""""
6118
6119 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6120 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6121 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6122 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6123 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6124 only one vector.
6125
6126 Example:
6127 """"""""
6128
6129 .. code-block:: llvm
6130
6131       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6132                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6133       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6134                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6135       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6136                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6137       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6138                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6139
6140 Aggregate Operations
6141 --------------------
6142
6143 LLVM supports several instructions for working with
6144 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6145
6146 .. _i_extractvalue:
6147
6148 '``extractvalue``' Instruction
6149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6150
6151 Syntax:
6152 """""""
6153
6154 ::
6155
6156       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6157
6158 Overview:
6159 """""""""
6160
6161 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6162 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6163
6164 Arguments:
6165 """"""""""
6166
6167 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6168 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6169 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6170 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6171
6172 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6173
6174 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6175    omitted and assumed to be zero.
6176 -  At least one index must be specified.
6177 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6178
6179 Semantics:
6180 """"""""""
6181
6182 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6183 the index operands.
6184
6185 Example:
6186 """"""""
6187
6188 .. code-block:: llvm
6189
6190       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6191
6192 .. _i_insertvalue:
6193
6194 '``insertvalue``' Instruction
6195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6196
6197 Syntax:
6198 """""""
6199
6200 ::
6201
6202       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6203
6204 Overview:
6205 """""""""
6206
6207 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6208 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6209
6210 Arguments:
6211 """"""""""
6212
6213 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6214 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6215 a first-class value to insert. The following operands are constant
6216 indices indicating the position at which to insert the value in a
6217 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6218 to insert must have the same type as the value identified by the
6219 indices.
6220
6221 Semantics:
6222 """"""""""
6223
6224 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6225 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6226 indices is that of ``elt``.
6227
6228 Example:
6229 """"""""
6230
6231 .. code-block:: llvm
6232
6233       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6234       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6235       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6236
6237 .. _memoryops:
6238
6239 Memory Access and Addressing Operations
6240 ---------------------------------------
6241
6242 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6243 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6244 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6245 memory in LLVM.
6246
6247 .. _i_alloca:
6248
6249 '``alloca``' Instruction
6250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6251
6252 Syntax:
6253 """""""
6254
6255 ::
6256
6257       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6258
6259 Overview:
6260 """""""""
6261
6262 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6263 currently executing function, to be automatically released when this
6264 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6265 generic address space (address space zero).
6266
6267 Arguments:
6268 """"""""""
6269
6270 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6271 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6272 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6273 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6274 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6275 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6276 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6277 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6278 boundary compatible with the type.
6279
6280 '``type``' may be any sized type.
6281
6282 Semantics:
6283 """"""""""
6284
6285 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6286 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6287 memory is automatically released when the function returns. The
6288 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6289 variables that must have an address available. When the function returns
6290 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6291 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6292 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6293 is not specified.
6294
6295 Example:
6296 """"""""
6297
6298 .. code-block:: llvm
6299
6300       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6301       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6302       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6303       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6304
6305 .. _i_load:
6306
6307 '``load``' Instruction
6308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6309
6310 Syntax:
6311 """""""
6312
6313 ::
6314
6315       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6316       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6317       !<index> = !{ i32 1 }
6318
6319 Overview:
6320 """""""""
6321
6322 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6323
6324 Arguments:
6325 """"""""""
6326
6327 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6328 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6329 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6330 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6331 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6332 operations <volatile>`.
6333
6334 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6335 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6336 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6337 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6338 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6339 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6340 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6341 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6342 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6343 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6344 any defined semantics for atomic loads.
6345
6346 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6347 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6348 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6349 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6350 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6351 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6352 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6353 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6354
6355 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6356 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6357 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6358 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6359 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6360 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6361 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6362
6363 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6364 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6365 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6366 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6367 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6368 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6369 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6370 its value is henceforth unchanging.
6371
6372 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6373 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6374 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6375 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6376 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6377 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
6378 to loads of a pointer type.
6379
6380 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6381 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6382 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
6383 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6384 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6385 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
6386 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6387 to loads of a pointer type.
6388
6389 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6390 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6391 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
6392 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6393 dereferenceable or null.
6394 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6395 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
6396 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6397 to loads of a pointer type.
6398
6399 Semantics:
6400 """"""""""
6401
6402 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6403 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6404 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6405 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6406 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6407 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6408 written using a store of the same type.
6409
6410 Examples:
6411 """""""""
6412
6413 .. code-block:: llvm
6414
6415       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6416       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6417       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6418
6419 .. _i_store:
6420
6421 '``store``' Instruction
6422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6423
6424 Syntax:
6425 """""""
6426
6427 ::
6428
6429       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6430       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6431
6432 Overview:
6433 """""""""
6434
6435 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6436
6437 Arguments:
6438 """"""""""
6439
6440 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6441 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6442 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6443 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6444 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6445 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6446 operations <volatile>`.
6447
6448 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6449 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6450 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6451 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6452 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6453 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6454 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6455 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6456 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6457 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6458 have any defined semantics for atomic stores.
6459
6460 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6461 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6462 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6463 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6464 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6465 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6466 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6467 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6468
6469 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6470 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6471 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6472 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6473 be reused in the cache. The code generator may select special
6474 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6475 x86.
6476
6477 Semantics:
6478 """"""""""
6479
6480 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6481 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6482 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6483 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6484 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6485 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6486 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6487 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6488
6489 Example:
6490 """"""""
6491
6492 .. code-block:: llvm
6493
6494       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6495       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6496       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6497
6498 .. _i_fence:
6499
6500 '``fence``' Instruction
6501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6502
6503 Syntax:
6504 """""""
6505
6506 ::
6507
6508       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6509
6510 Overview:
6511 """""""""
6512
6513 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6514 between operations.
6515
6516 Arguments:
6517 """"""""""
6518
6519 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6520 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6521 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6522
6523 Semantics:
6524 """"""""""
6525
6526 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6527 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6528 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6529 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6530 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6531 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6532 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6533 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6534 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6535 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6536 *happens-before* edge.
6537
6538 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6539 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6540 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6541
6542 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6543 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6544 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6545
6546 Example:
6547 """"""""
6548
6549 .. code-block:: llvm
6550
6551       fence acquire                          ; yields void
6552       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6553
6554 .. _i_cmpxchg:
6555
6556 '``cmpxchg``' Instruction
6557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6558
6559 Syntax:
6560 """""""
6561
6562 ::
6563
6564       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6565
6566 Overview:
6567 """""""""
6568
6569 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6570 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6571 equal, it tries to store a new value into the memory.
6572
6573 Arguments:
6574 """"""""""
6575
6576 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6577 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6578 address, and a new value to place at that address if the compared values
6579 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6580 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6581 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6582 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6583 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6584 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6585 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6586
6587 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6588 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6589 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6590 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6591 ``release`` or ``acq_rel``.
6592
6593 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6594 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6595 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6596 respect to all other code in the system.
6597
6598 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6599 equal to the size in memory of the operand.
6600
6601 Semantics:
6602 """"""""""
6603
6604 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6605 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6606 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6607 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6608
6609 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6610 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6611 matched.
6612
6613 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6614 if the value loaded equals ``cmp``.
6615
6616 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6617 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6618 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6619
6620 Example:
6621 """"""""
6622
6623 .. code-block:: llvm
6624
6625     entry:
6626       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6627       br label %loop
6628
6629     loop:
6630       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6631       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6632       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6633       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6634       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6635       br i1 %success, label %done, label %loop
6636
6637     done:
6638       ...
6639
6640 .. _i_atomicrmw:
6641
6642 '``atomicrmw``' Instruction
6643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6644
6645 Syntax:
6646 """""""
6647
6648 ::
6649
6650       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6651
6652 Overview:
6653 """""""""
6654
6655 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6656
6657 Arguments:
6658 """"""""""
6659
6660 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6661 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6662 operation. The operation must be one of the following keywords:
6663
6664 -  xchg
6665 -  add
6666 -  sub
6667 -  and
6668 -  nand
6669 -  or
6670 -  xor
6671 -  max
6672 -  min
6673 -  umax
6674 -  umin
6675
6676 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6677 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6678 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6679 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6680 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6681 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6682 operations <volatile>`.
6683
6684 Semantics:
6685 """"""""""
6686
6687 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6688 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6689 value at the location is returned. The modification is specified by the
6690 operation argument:
6691
6692 -  xchg: ``*ptr = val``
6693 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6694 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6695 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6696 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6697 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6698 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6699 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6700 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6701 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6702    comparison)
6703 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6704    comparison)
6705
6706 Example:
6707 """"""""
6708
6709 .. code-block:: llvm
6710
6711       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6712
6713 .. _i_getelementptr:
6714
6715 '``getelementptr``' Instruction
6716 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6717
6718 Syntax:
6719 """""""
6720
6721 ::
6722
6723       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6724       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6725       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6726
6727 Overview:
6728 """""""""
6729
6730 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6731 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6732 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
6733 be used to calculate a vector of such addresses.
6734
6735 Arguments:
6736 """"""""""
6737
6738 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6739 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6740 base address to start from. The remaining arguments are indices
6741 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6742 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6743 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6744 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6745 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6746 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6747 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6748 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6749 would require loading the pointer before continuing calculation.
6750
6751 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6752 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6753 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6754 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6755 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6756 required to be constant. These integers are treated as signed values
6757 where relevant.
6758
6759 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6760 to LLVM:
6761
6762 .. code-block:: c
6763
6764     struct RT {
6765       char A;
6766       int B[10][20];
6767       char C;
6768     };
6769     struct ST {
6770       int X;
6771       double Y;
6772       struct RT Z;
6773     };
6774
6775     int *foo(struct ST *s) {
6776       return &s[1].Z.B[5][13];
6777     }
6778
6779 The LLVM code generated by Clang is:
6780
6781 .. code-block:: llvm
6782
6783     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6784     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6785
6786     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6787     entry:
6788       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6789       ret i32* %arrayidx
6790     }
6791
6792 Semantics:
6793 """"""""""
6794
6795 In the example above, the first index is indexing into the
6796 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6797 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6798 indexes into the third element of the structure, yielding a
6799 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6800 structure. The third index indexes into the second element of the
6801 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6802 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6803 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6804 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6805
6806 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6807 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6808 for the given testcase is equivalent to:
6809
6810 .. code-block:: llvm
6811
6812     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6813       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6814       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6815       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6816       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6817       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6818       ret i32* %t5
6819     }
6820
6821 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6822 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6823 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6824 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6825 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6826 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6827 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6828 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6829 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6830 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6831
6832 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6833 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6834 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6835 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6836 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6837 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6838 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6839 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6840 information.
6841
6842 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6843 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6844
6845 Example:
6846 """"""""
6847
6848 .. code-block:: llvm
6849
6850         ; yields [12 x i8]*:aptr
6851         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6852         ; yields i8*:vptr
6853         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6854         ; yields i8*:eptr
6855         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6856         ; yields i32*:iptr
6857         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6858
6859 Vector of pointers:
6860 """""""""""""""""""
6861
6862 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
6863 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
6864 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
6865 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
6866
6867 .. code-block:: llvm
6868
6869      ; All arguments are vectors:
6870      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
6871      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
6872      
6873      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
6874      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
6875      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
6876      
6877      ; Add distinct offsets to the same pointer:
6878      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
6879      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
6880      
6881      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
6882
6883 The two following instructions are equivalent:
6884
6885 .. code-block:: llvm
6886
6887      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
6888        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
6889        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
6890        <4 x i32> %ind4,
6891        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
6892      
6893      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
6894        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
6895
6896 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
6897 makes sense:
6898
6899 .. code-block:: c
6900
6901     // Let's assume that we vectorize the following loop:
6902     double *A, B; int *C;
6903     for (int i = 0; i < size; ++i) {
6904       A[i] = B[C[i]];
6905     }
6906
6907 .. code-block:: llvm
6908
6909     ; get pointers for 8 elements from array B
6910     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
6911     ; load 8 elements from array B into A
6912     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
6913          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
6914
6915 Conversion Operations
6916 ---------------------
6917
6918 The instructions in this category are the conversion instructions
6919 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6920 various bit conversions on the operand.
6921
6922 '``trunc .. to``' Instruction
6923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6924
6925 Syntax:
6926 """""""
6927
6928 ::
6929
6930       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6931
6932 Overview:
6933 """""""""
6934
6935 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6936
6937 Arguments:
6938 """"""""""
6939
6940 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6941 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6942 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6943 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6944 types are not allowed.
6945
6946 Semantics:
6947 """"""""""
6948
6949 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6950 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6951 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6952 It will always truncate bits.
6953
6954 Example:
6955 """"""""
6956
6957 .. code-block:: llvm
6958
6959       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6960       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6961       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6962       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6963
6964 '``zext .. to``' Instruction
6965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6966
6967 Syntax:
6968 """""""
6969
6970 ::
6971
6972       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6973
6974 Overview:
6975 """""""""
6976
6977 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6978
6979 Arguments:
6980 """"""""""
6981
6982 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6983 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6984 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6985 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6986
6987 Semantics:
6988 """"""""""
6989
6990 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6991 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6992
6993 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6994
6995 Example:
6996 """"""""
6997
6998 .. code-block:: llvm
6999
7000       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7001       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7002       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7003
7004 '``sext .. to``' Instruction
7005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7006
7007 Syntax:
7008 """""""
7009
7010 ::
7011
7012       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7013
7014 Overview:
7015 """""""""
7016
7017 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7018
7019 Arguments:
7020 """"""""""
7021
7022 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7023 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7024 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7025 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7026
7027 Semantics:
7028 """"""""""
7029
7030 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7031 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7032 of the type ``ty2``.
7033
7034 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7035
7036 Example:
7037 """"""""
7038
7039 .. code-block:: llvm
7040
7041       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7042       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7043       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7044
7045 '``fptrunc .. to``' Instruction
7046 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7047
7048 Syntax:
7049 """""""
7050
7051 ::
7052
7053       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7054
7055 Overview:
7056 """""""""
7057
7058 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7059
7060 Arguments:
7061 """"""""""
7062
7063 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7064 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7065 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7066 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7067
7068 Semantics:
7069 """"""""""
7070
7071 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7072 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7073 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7074 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7075
7076 Example:
7077 """"""""
7078
7079 .. code-block:: llvm
7080
7081       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7082       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7083
7084 '``fpext .. to``' Instruction
7085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7086
7087 Syntax:
7088 """""""
7089
7090 ::
7091
7092       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7093
7094 Overview:
7095 """""""""
7096
7097 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7098 point value.
7099
7100 Arguments:
7101 """"""""""
7102
7103 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7104 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7105 to. The source type must be smaller than the destination type.
7106
7107 Semantics:
7108 """"""""""
7109
7110 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7111 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7112 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7113 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7114 *no-op cast* for a floating point cast.
7115
7116 Example:
7117 """"""""
7118
7119 .. code-block:: llvm
7120
7121       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7122       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7123
7124 '``fptoui .. to``' Instruction
7125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7126
7127 Syntax:
7128 """""""
7129
7130 ::
7131
7132       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7133
7134 Overview:
7135 """""""""
7136
7137 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7138 integer equivalent of type ``ty2``.
7139
7140 Arguments:
7141 """"""""""
7142
7143 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7144 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7145 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7146 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7147 type with the same number of elements as ``ty``
7148
7149 Semantics:
7150 """"""""""
7151
7152 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7153 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7154 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7155 are undefined.
7156
7157 Example:
7158 """"""""
7159
7160 .. code-block:: llvm
7161
7162       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7163       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7164       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7165
7166 '``fptosi .. to``' Instruction
7167 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7168
7169 Syntax:
7170 """""""
7171
7172 ::
7173
7174       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7175
7176 Overview:
7177 """""""""
7178
7179 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7180 ``value`` to type ``ty2``.
7181
7182 Arguments:
7183 """"""""""
7184
7185 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7186 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7187 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7188 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7189 type with the same number of elements as ``ty``
7190
7191 Semantics:
7192 """"""""""
7193
7194 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7195 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7196 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7197 are undefined.
7198
7199 Example:
7200 """"""""
7201
7202 .. code-block:: llvm
7203
7204       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7205       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7206       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7207
7208 '``uitofp .. to``' Instruction
7209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7210
7211 Syntax:
7212 """""""
7213
7214 ::
7215
7216       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7217
7218 Overview:
7219 """""""""
7220
7221 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7222 and converts that value to the ``ty2`` type.
7223
7224 Arguments:
7225 """"""""""
7226
7227 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7228 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7229 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7230 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7231 type with the same number of elements as ``ty``
7232
7233 Semantics:
7234 """"""""""
7235
7236 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7237 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7238 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7239 are undefined.
7240
7241 Example:
7242 """"""""
7243
7244 .. code-block:: llvm
7245
7246       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7247       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7248
7249 '``sitofp .. to``' Instruction
7250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7251
7252 Syntax:
7253 """""""
7254
7255 ::
7256
7257       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7258
7259 Overview:
7260 """""""""
7261
7262 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7263 converts that value to the ``ty2`` type.
7264
7265 Arguments:
7266 """"""""""
7267
7268 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7269 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7270 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7271 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7272 type with the same number of elements as ``ty``
7273
7274 Semantics:
7275 """"""""""
7276
7277 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7278 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7279 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7280 undefined.
7281
7282 Example:
7283 """"""""
7284
7285 .. code-block:: llvm
7286
7287       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7288       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7289
7290 .. _i_ptrtoint:
7291
7292 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7294
7295 Syntax:
7296 """""""
7297
7298 ::
7299
7300       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7301
7302 Overview:
7303 """""""""
7304
7305 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7306 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7307
7308 Arguments:
7309 """"""""""
7310
7311 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7312 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7313 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7314 a vector of integers type.
7315
7316 Semantics:
7317 """"""""""
7318
7319 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7320 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7321 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7322 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7323 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7324 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7325 change.
7326
7327 Example:
7328 """"""""
7329
7330 .. code-block:: llvm
7331
7332       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7333       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7334       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7335
7336 .. _i_inttoptr:
7337
7338 '``inttoptr .. to``' Instruction
7339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7340
7341 Syntax:
7342 """""""
7343
7344 ::
7345
7346       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7347
7348 Overview:
7349 """""""""
7350
7351 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7352 pointer type, ``ty2``.
7353
7354 Arguments:
7355 """"""""""
7356
7357 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7358 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7359 type.
7360
7361 Semantics:
7362 """"""""""
7363
7364 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7365 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7366 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7367 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7368 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7369 nothing is done (*no-op cast*).
7370
7371 Example:
7372 """"""""
7373
7374 .. code-block:: llvm
7375
7376       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7377       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7378       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7379       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7380
7381 .. _i_bitcast:
7382
7383 '``bitcast .. to``' Instruction
7384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7385
7386 Syntax:
7387 """""""
7388
7389 ::
7390
7391       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7392
7393 Overview:
7394 """""""""
7395
7396 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7397 changing any bits.
7398
7399 Arguments:
7400 """"""""""
7401
7402 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7403 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7404 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7405 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7406 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
7407 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7408 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7409 long as they have the same size).
7410
7411 Semantics:
7412 """"""""""
7413
7414 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7415 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7416 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7417 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7418 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7419 pointers) types with the same address space through this instruction.
7420 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7421 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7422
7423 Example:
7424 """"""""
7425
7426 .. code-block:: llvm
7427
7428       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7429       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7430       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7431       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7432
7433 .. _i_addrspacecast:
7434
7435 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7437
7438 Syntax:
7439 """""""
7440
7441 ::
7442
7443       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7444
7445 Overview:
7446 """""""""
7447
7448 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7449 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7450
7451 Arguments:
7452 """"""""""
7453
7454 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7455 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7456 address space.
7457
7458 Semantics:
7459 """"""""""
7460
7461 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7462 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7463 value modification, depending on the target and the address space
7464 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7465 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7466 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7467 location.
7468
7469 Example:
7470 """"""""
7471
7472 .. code-block:: llvm
7473
7474       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7475       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7476       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7477
7478 .. _otherops:
7479
7480 Other Operations
7481 ----------------
7482
7483 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7484 which defy better classification.
7485
7486 .. _i_icmp:
7487
7488 '``icmp``' Instruction
7489 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7490
7491 Syntax:
7492 """""""
7493
7494 ::
7495
7496       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7497
7498 Overview:
7499 """""""""
7500
7501 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7502 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7503 pointer, or pointer vector operands.
7504
7505 Arguments:
7506 """"""""""
7507
7508 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7509 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7510 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7511
7512 #. ``eq``: equal
7513 #. ``ne``: not equal
7514 #. ``ugt``: unsigned greater than
7515 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7516 #. ``ult``: unsigned less than
7517 #. ``ule``: unsigned less or equal
7518 #. ``sgt``: signed greater than
7519 #. ``sge``: signed greater or equal
7520 #. ``slt``: signed less than
7521 #. ``sle``: signed less or equal
7522
7523 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7524 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7525 must also be identical types.
7526
7527 Semantics:
7528 """"""""""
7529
7530 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7531 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7532 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7533
7534 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7535    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7536 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7537    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7538 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7539    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7540 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7541    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7542 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7543    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7544 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7545    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7546 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7547    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7548 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7549    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7550 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7551    if ``op1`` is less than ``op2``.
7552 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7553    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7554
7555 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7556 are compared as if they were integers.
7557
7558 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7559 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7560 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7561
7562 Example:
7563 """"""""
7564
7565 .. code-block:: llvm
7566
7567       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7568       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7569       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7570       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7571       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7572       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7573
7574 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7575 ``icmp`` instruction.
7576
7577 .. _i_fcmp:
7578
7579 '``fcmp``' Instruction
7580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7581
7582 Syntax:
7583 """""""
7584
7585 ::
7586
7587       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7588
7589 Overview:
7590 """""""""
7591
7592 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7593 values based on comparison of its operands.
7594
7595 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7596 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7597
7598 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7599 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7600 compared.
7601
7602 Arguments:
7603 """"""""""
7604
7605 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7606 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7607 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7608
7609 #. ``false``: no comparison, always returns false
7610 #. ``oeq``: ordered and equal
7611 #. ``ogt``: ordered and greater than
7612 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7613 #. ``olt``: ordered and less than
7614 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7615 #. ``one``: ordered and not equal
7616 #. ``ord``: ordered (no nans)
7617 #. ``ueq``: unordered or equal
7618 #. ``ugt``: unordered or greater than
7619 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7620 #. ``ult``: unordered or less than
7621 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7622 #. ``une``: unordered or not equal
7623 #. ``uno``: unordered (either nans)
7624 #. ``true``: no comparison, always returns true
7625
7626 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7627 that either operand may be a QNAN.
7628
7629 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7630 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7631 type. They must have identical types.
7632
7633 Semantics:
7634 """"""""""
7635
7636 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7637 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7638 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7639 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7640
7641 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7642 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7643    is equal to ``op2``.
7644 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7645    is greater than ``op2``.
7646 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7647    is greater than or equal to ``op2``.
7648 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7649    is less than ``op2``.
7650 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7651    is less than or equal to ``op2``.
7652 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7653    is not equal to ``op2``.
7654 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7655 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7656    equal to ``op2``.
7657 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7658    greater than ``op2``.
7659 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7660    greater than or equal to ``op2``.
7661 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7662    less than ``op2``.
7663 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7664    less than or equal to ``op2``.
7665 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7666    not equal to ``op2``.
7667 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7668 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7669
7670 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
7671 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
7672 otherwise unsafe floating point optimizations.
7673
7674 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
7675 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
7676 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
7677 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
7678
7679 Example:
7680 """"""""
7681
7682 .. code-block:: llvm
7683
7684       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7685       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7686       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7687       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7688
7689 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7690 ``fcmp`` instruction.
7691
7692 .. _i_phi:
7693
7694 '``phi``' Instruction
7695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7696
7697 Syntax:
7698 """""""
7699
7700 ::
7701
7702       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7703
7704 Overview:
7705 """""""""
7706
7707 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7708 graph representing the function.
7709
7710 Arguments:
7711 """"""""""
7712
7713 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7714 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7715 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7716 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7717 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7718 label arguments.
7719
7720 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7721 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7722 block.
7723
7724 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7725 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7726 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7727 instruction's return value on the same edge).
7728
7729 Semantics:
7730 """"""""""
7731
7732 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7733 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7734 executed just prior to the current block.
7735
7736 Example:
7737 """"""""
7738
7739 .. code-block:: llvm
7740
7741     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7742       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7743       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7744       br label %Loop
7745
7746 .. _i_select:
7747
7748 '``select``' Instruction
7749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7750
7751 Syntax:
7752 """""""
7753
7754 ::
7755
7756       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7757
7758       selty is either i1 or {<N x i1>}
7759
7760 Overview:
7761 """""""""
7762
7763 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7764 condition, without IR-level branching.
7765
7766 Arguments:
7767 """"""""""
7768
7769 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7770 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7771 class <t_firstclass>` type.
7772
7773 Semantics:
7774 """"""""""
7775
7776 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7777 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7778 argument.
7779
7780 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7781 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7782
7783 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7784 same size, then an entire vector is selected.
7785
7786 Example:
7787 """"""""
7788
7789 .. code-block:: llvm
7790
7791       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7792
7793 .. _i_call:
7794
7795 '``call``' Instruction
7796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7797
7798 Syntax:
7799 """""""
7800
7801 ::
7802
7803       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7804
7805 Overview:
7806 """""""""
7807
7808 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7809
7810 Arguments:
7811 """"""""""
7812
7813 This instruction requires several arguments:
7814
7815 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7816    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7817    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7818    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7819    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7820
7821    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7822       recursive cycle in the call graph.
7823    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7824       forwarded in place.
7825
7826    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7827    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7828    rules:
7829
7830    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7831      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7832    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7833      produced by the call or void.
7834    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7835      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7836      in address space.
7837    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7838    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7839      returned, and inalloca, must match.
7840    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7841      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7842      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7843
7844    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7845    the following conditions are met:
7846
7847    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7848    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7849       uses value of call or is void).
7850    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7851       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7852    -  `Platform-specific constraints are
7853       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7854
7855 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7856    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7857    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7858    calling convention of the call must match the calling convention of
7859    the target function, or else the behavior is undefined.
7860 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7861    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7862    are valid here.
7863 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7864    type of the return value. Functions that return no value are marked
7865    ``void``.
7866 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7867    being invoked. The argument types must match the types implied by
7868    this signature. This type can be omitted if the function is not
7869    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7870    function.
7871 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7872    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7873    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7874    to function value.
7875 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7876    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7877    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7878    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7879    extra arguments can be specified.
7880 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7881    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7882    attributes are valid here.
7883
7884 Semantics:
7885 """"""""""
7886
7887 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7888 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7889 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7890 flow continues with the instruction after the function call, and the
7891 return value of the function is bound to the result argument.
7892
7893 Example:
7894 """"""""
7895
7896 .. code-block:: llvm
7897
7898       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7899       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7900       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7901       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7902       call void %foo(i8 97 signext)
7903
7904       %struct.A = type { i32, i8 }
7905       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7906       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7907       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7908       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7909       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7910
7911 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7912 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7913 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7914 This is something we'd like to change in the future to provide better
7915 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7916
7917 .. _i_va_arg:
7918
7919 '``va_arg``' Instruction
7920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7921
7922 Syntax:
7923 """""""
7924
7925 ::
7926
7927       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7928
7929 Overview:
7930 """""""""
7931
7932 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7933 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7934 the ``va_arg`` macro in C.
7935
7936 Arguments:
7937 """"""""""
7938
7939 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7940 argument. It returns a value of the specified argument type and
7941 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7942 type of ``va_list`` is target specific.
7943
7944 Semantics:
7945 """"""""""
7946
7947 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7948 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7949 the next argument. For more information, see the variable argument
7950 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7951
7952 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7953 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7954 function.
7955
7956 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7957 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7958
7959 Example:
7960 """"""""
7961
7962 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7963
7964 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7965 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7966 types on any target.
7967
7968 .. _i_landingpad:
7969
7970 '``landingpad``' Instruction
7971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7972
7973 Syntax:
7974 """""""
7975
7976 ::
7977
7978       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
7979       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
7980
7981       <clause> := catch <type> <value>
7982       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7983
7984 Overview:
7985 """""""""
7986
7987 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7988 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7989 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7990 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7991 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
7992 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7993
7994 Arguments:
7995 """"""""""
7996
7997 The optional
7998 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7999
8000 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8001 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8002 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8003 clause takes an array constant as its argument. Use
8004 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8005 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8006 the ``cleanup`` flag.
8007
8008 Semantics:
8009 """"""""""
8010
8011 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8012 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8013 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8014 calling conventions, how the personality function results are
8015 represented in LLVM IR is target specific.
8016
8017 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8018 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8019 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8020 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8021 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8022 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8023 unwinding continues further up the call stack.
8024
8025 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8026
8027 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8028    of an '``invoke``' instruction.
8029 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8030    first non-PHI instruction.
8031 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8032    pad block.
8033 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8034    '``landingpad``' instruction.
8035
8036 Example:
8037 """"""""
8038
8039 .. code-block:: llvm
8040
8041       ;; A landing pad which can catch an integer.
8042       %res = landingpad { i8*, i32 }
8043                catch i8** @_ZTIi
8044       ;; A landing pad that is a cleanup.
8045       %res = landingpad { i8*, i32 }
8046                cleanup
8047       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8048       %res = landingpad { i8*, i32 }
8049                catch i8** @_ZTIi
8050                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8051
8052 .. _intrinsics:
8053
8054 Intrinsic Functions
8055 ===================
8056
8057 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8058 have well known names and semantics and are required to follow certain
8059 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8060 for the LLVM language that does not require changing all of the
8061 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8062 reader/writer, the parser, etc...).
8063
8064 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8065 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8066 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8067 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8068 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8069 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8070 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8071 are added that they be documented here.
8072
8073 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8074 represents a family of functions that perform the same operation but on
8075 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8076 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8077 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8078 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8079 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8080 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8081 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8082 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8083 argument or the result.
8084
8085 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8086 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8087 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8088 whose type is matched against another type do not. For example, the
8089 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8090 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8091 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8092 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8093 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8094 type is matched against the return type, it does not require its own
8095 name suffix.
8096
8097 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8098 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8099
8100 .. _int_varargs:
8101
8102 Variable Argument Handling Intrinsics
8103 -------------------------------------
8104
8105 Variable argument support is defined in LLVM with the
8106 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8107 functions. These functions are related to the similarly named macros
8108 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8109
8110 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8111 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8112 does not define what this type is, so all transformations should be
8113 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8114
8115 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8116 variable argument handling intrinsic functions are used.
8117
8118 .. code-block:: llvm
8119
8120     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8121     ; it is merely an i8*.
8122     %struct.va_list = type { i8* }
8123
8124     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8125     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8126
8127     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8128       ; Initialize variable argument processing
8129       %ap = alloca %struct.va_list
8130       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8131       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8132
8133       ; Read a single integer argument
8134       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8135
8136       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8137       %aq = alloca i8*
8138       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8139       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8140       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8141
8142       ; Stop processing of arguments.
8143       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8144       ret i32 %tmp
8145     }
8146
8147     declare void @llvm.va_start(i8*)
8148     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8149     declare void @llvm.va_end(i8*)
8150
8151 .. _int_va_start:
8152
8153 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8155
8156 Syntax:
8157 """""""
8158
8159 ::
8160
8161       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8162
8163 Overview:
8164 """""""""
8165
8166 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8167 subsequent use by ``va_arg``.
8168
8169 Arguments:
8170 """"""""""
8171
8172 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8173
8174 Semantics:
8175 """"""""""
8176
8177 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8178 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8179 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8180 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8181 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8182 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8183 that out.
8184
8185 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8187
8188 Syntax:
8189 """""""
8190
8191 ::
8192
8193       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8194
8195 Overview:
8196 """""""""
8197
8198 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8199 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8200
8201 Arguments:
8202 """"""""""
8203
8204 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8205
8206 Semantics:
8207 """"""""""
8208
8209 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8210 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8211 element to which the argument points. Calls to
8212 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8213 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8214 ``llvm.va_end``.
8215
8216 .. _int_va_copy:
8217
8218 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8220
8221 Syntax:
8222 """""""
8223
8224 ::
8225
8226       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8232 from the source argument list to the destination argument list.
8233
8234 Arguments:
8235 """"""""""
8236
8237 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8238 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8239
8240 Semantics:
8241 """"""""""
8242
8243 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8244 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8245 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8246 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8247 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8248
8249 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8250 --------------------------------------
8251
8252 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8253 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8254 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8255 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8256
8257 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8258 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8259 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8260 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8261 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8262 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8263
8264 Experimental Statepoint Intrinsics
8265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8266
8267 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8268 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
8269 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8270 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
8271 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8272 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
8273 described in :doc:`Statepoints`.
8274
8275 .. _int_gcroot:
8276
8277 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8279
8280 Syntax:
8281 """""""
8282
8283 ::
8284
8285       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8291 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8292
8293 Arguments:
8294 """"""""""
8295
8296 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8297 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8298 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8299 root.
8300
8301 Semantics:
8302 """"""""""
8303
8304 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8305 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8306 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8307 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8308 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8309
8310 .. _int_gcread:
8311
8312 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8313 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8314
8315 Syntax:
8316 """""""
8317
8318 ::
8319
8320       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8321
8322 Overview:
8323 """""""""
8324
8325 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8326 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8327 barriers.
8328
8329 Arguments:
8330 """"""""""
8331
8332 The second argument is the address to read from, which should be an
8333 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8334 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8335 runtime (otherwise null).
8336
8337 Semantics:
8338 """"""""""
8339
8340 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8341 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8342 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8343 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8344 algorithm <gc>`.
8345
8346 .. _int_gcwrite:
8347
8348 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8350
8351 Syntax:
8352 """""""
8353
8354 ::
8355
8356       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8357
8358 Overview:
8359 """""""""
8360
8361 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8362 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8363 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8364
8365 Arguments:
8366 """"""""""
8367
8368 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8369 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8370 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8371 object, Obj may be null.
8372
8373 Semantics:
8374 """"""""""
8375
8376 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8377 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8378 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8379 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8380 algorithm <gc>`.
8381
8382 Code Generator Intrinsics
8383 -------------------------
8384
8385 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8386 may only be implemented with code generator support.
8387
8388 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8390
8391 Syntax:
8392 """""""
8393
8394 ::
8395
8396       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8397
8398 Overview:
8399 """""""""
8400
8401 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8402 target-specific value indicating the return address of the current
8403 function or one of its callers.
8404
8405 Arguments:
8406 """"""""""
8407
8408 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8409 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8410 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8411 value.
8412
8413 Semantics:
8414 """"""""""
8415
8416 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8417 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8418 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8419 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8420 used for debugging purposes.
8421
8422 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8423 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8424 of the obvious source-language caller.
8425
8426 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8428
8429 Syntax:
8430 """""""
8431
8432 ::
8433
8434       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8435
8436 Overview:
8437 """""""""
8438
8439 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8440 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8441
8442 Arguments:
8443 """"""""""
8444
8445 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8446 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8447 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8448 value.
8449
8450 Semantics:
8451 """"""""""
8452
8453 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8454 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8455 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8456 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8457 used for debugging purposes.
8458
8459 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8460 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8461 of the obvious source-language caller.
8462
8463 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8464 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8465
8466 Syntax:
8467 """""""
8468
8469 ::
8470
8471       declare void @llvm.localescape(...)
8472       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8473
8474 Overview:
8475 """""""""
8476
8477 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8478 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8479 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8480 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8481
8482 Arguments:
8483 """"""""""
8484
8485 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8486 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8487 once, and it can only do so from the entry block.
8488
8489 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8490 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8491 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8492 other modules.
8493
8494 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8495 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8496 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8497 pointer in platform-specific ways.
8498
8499 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8500 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8501
8502 Semantics:
8503 """"""""""
8504
8505 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8506 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8507 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8508 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8509 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8510 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8511 '``llvm.localrecover``'.
8512
8513 .. _int_read_register:
8514 .. _int_write_register:
8515
8516 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8518
8519 Syntax:
8520 """""""
8521
8522 ::
8523
8524       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8525       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8526       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8527       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8528       !0 = !{!"sp\00"}
8529
8530 Overview:
8531 """""""""
8532
8533 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8534 provides access to the named register. The register must be valid on
8535 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8536 with the register being read.
8537
8538 Semantics:
8539 """"""""""
8540
8541 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8542 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8543 the current value of the register, where possible.
8544
8545 This is useful to implement named register global variables that need
8546 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8547 bare-metal programs including OS kernels.
8548
8549 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8550 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8551 allocatable registers are not supported.
8552
8553 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8554 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8555 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8556 registers.
8557
8558 .. _int_stacksave:
8559
8560 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8562
8563 Syntax:
8564 """""""
8565
8566 ::
8567
8568       declare i8* @llvm.stacksave()
8569
8570 Overview:
8571 """""""""
8572
8573 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8574 of the function stack, for use with
8575 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8576 implementing language features like scoped automatic variable sized
8577 arrays in C99.
8578
8579 Semantics:
8580 """"""""""
8581
8582 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8583 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8584 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8585 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8586 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8587 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8588 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8589
8590 .. _int_stackrestore:
8591
8592 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8594
8595 Syntax:
8596 """""""
8597
8598 ::
8599
8600       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8601
8602 Overview:
8603 """""""""
8604
8605 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8606 the function stack to the state it was in when the corresponding
8607 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8608 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8609 sized arrays in C99.
8610
8611 Semantics:
8612 """"""""""
8613
8614 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8615
8616 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8618
8619 Syntax:
8620 """""""
8621
8622 ::
8623
8624       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8625
8626 Overview:
8627 """""""""
8628
8629 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8630 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
8631 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
8632 its performance characteristics.
8633
8634 Arguments:
8635 """"""""""
8636
8637 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
8638 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
8639 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
8640 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
8641 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
8642 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
8643 arguments must be constant integers.
8644
8645 Semantics:
8646 """"""""""
8647
8648 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
8649 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
8650 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
8651 the processor cache for better performance.
8652
8653 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
8654 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8655
8656 Syntax:
8657 """""""
8658
8659 ::
8660
8661       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
8662
8663 Overview:
8664 """""""""
8665
8666 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
8667 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
8668 method is target specific, but it is expected that the marker will use
8669 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
8670 guarantees that it will remain with any specific instruction after
8671 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
8672 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
8673 allow correlations of simulation runs.
8674
8675 Arguments:
8676 """"""""""
8677
8678 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
8679
8680 Semantics:
8681 """"""""""
8682
8683 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
8684 that do not support this intrinsic may ignore it.
8685
8686 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
8687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8688
8689 Syntax:
8690 """""""
8691
8692 ::
8693
8694       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
8695
8696 Overview:
8697 """""""""
8698
8699 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
8700 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8701 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8702 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8703 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8704 timings.
8705
8706 Semantics:
8707 """"""""""
8708
8709 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8710 memory. Implementations are allowed to either return a application
8711 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8712 is lowered to a constant 0.
8713
8714 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8715 running at and the host platform.
8716
8717 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8719
8720 Syntax:
8721 """""""
8722
8723 ::
8724
8725       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8726
8727 Overview:
8728 """""""""
8729
8730 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8731 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8732 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8733 flushes the instruction cache.
8734
8735 Semantics:
8736 """"""""""
8737
8738 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8739 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8740 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8741 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8742 privileges.
8743
8744 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8745 time library.
8746
8747 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8748 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8749
8750 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8752
8753 Syntax:
8754 """""""
8755
8756 ::
8757
8758       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8759                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8760
8761 Overview:
8762 """""""""
8763
8764 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8765 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8766 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8767 program at runtime.
8768
8769 Arguments:
8770 """"""""""
8771
8772 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8773 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8774 (mangled) function name for a set of counters.
8775
8776 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8777 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8778 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8779 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8780 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8781
8782 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8783 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8784
8785 Semantics:
8786 """"""""""
8787
8788 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8789 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8790 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8791 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8792 the ``llvm-profdata`` tool.
8793
8794 Standard C Library Intrinsics
8795 -----------------------------
8796
8797 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8798 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8799 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8800 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8801
8802 .. _int_memcpy:
8803
8804 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8806
8807 Syntax:
8808 """""""
8809
8810 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8811 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8812 support all bit widths however.
8813
8814 ::
8815
8816       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8817                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8818       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8819                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8820
8821 Overview:
8822 """""""""
8823
8824 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8825 source location to the destination location.
8826
8827 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8828 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8829 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8830
8831 Arguments:
8832 """"""""""
8833
8834 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8835 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8836 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8837 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8838 boolean indicating a volatile access.
8839
8840 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8841 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8842 are aligned to that boundary.
8843
8844 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8845 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8846 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8847
8848 Semantics:
8849 """"""""""
8850
8851 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8852 source location to the destination location, which are not allowed to
8853 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8854 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8855 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8856
8857 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8859
8860 Syntax:
8861 """""""
8862
8863 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8864 bit width and for different address space. Not all targets support all
8865 bit widths however.
8866
8867 ::
8868
8869       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8870                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8871       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8872                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8873
8874 Overview:
8875 """""""""
8876
8877 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8878 source location to the destination location. It is similar to the
8879 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8880 overlap.
8881
8882 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8883 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8884 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8885
8886 Arguments:
8887 """"""""""
8888
8889 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8890 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8891 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8892 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8893 boolean indicating a volatile access.
8894
8895 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8896 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8897 aligned to that boundary.
8898
8899 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8900 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8901 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8902
8903 Semantics:
8904 """"""""""
8905
8906 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8907 source location to the destination location, which may overlap. It
8908 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8909 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8910 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8911
8912 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8913 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8914
8915 Syntax:
8916 """""""
8917
8918 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8919 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8920 support all bit widths.
8921
8922 ::
8923
8924       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8925                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8926       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8927                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8928
8929 Overview:
8930 """""""""
8931
8932 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8933 particular byte value.
8934
8935 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8936 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8937 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8938
8939 Arguments:
8940 """"""""""
8941
8942 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8943 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8944 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8945 argument is the known alignment of the destination location.
8946
8947 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8948 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8949 that boundary.
8950
8951 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8952 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8953 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8954
8955 Semantics:
8956 """"""""""
8957
8958 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8959 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8960 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8961 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8962
8963 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8965
8966 Syntax:
8967 """""""
8968
8969 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8970 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8971 all types however.
8972
8973 ::
8974
8975       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8976       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8977       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8978       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8979       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8980
8981 Overview:
8982 """""""""
8983
8984 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8985 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8986 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8987 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8988 because there is no need to worry about errno being set).
8989 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8990
8991 Arguments:
8992 """"""""""
8993
8994 The argument and return value are floating point numbers of the same
8995 type.
8996
8997 Semantics:
8998 """"""""""
8999
9000 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9001 nonnegative floating point number.
9002
9003 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9005
9006 Syntax:
9007 """""""
9008
9009 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9010 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9011 all types however.
9012
9013 ::
9014
9015       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9016       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9017       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9018       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9019       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9020
9021 Overview:
9022 """""""""
9023
9024 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9025 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9026 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9027 used, the second argument remains a scalar integer value.
9028
9029 Arguments:
9030 """"""""""
9031
9032 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9033 raise to that power.
9034
9035 Semantics:
9036 """"""""""
9037
9038 This function returns the first value raised to the second power with an
9039 unspecified sequence of rounding operations.
9040
9041 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9043
9044 Syntax:
9045 """""""
9046
9047 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9048 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9049 all types however.
9050
9051 ::
9052
9053       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9054       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9055       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9056       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9057       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9058
9059 Overview:
9060 """""""""
9061
9062 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9063
9064 Arguments:
9065 """"""""""
9066
9067 The argument and return value are floating point numbers of the same
9068 type.
9069
9070 Semantics:
9071 """"""""""
9072
9073 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9074 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9075 conditions in the same way.
9076
9077 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9079
9080 Syntax:
9081 """""""
9082
9083 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9084 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9085 all types however.
9086
9087 ::
9088
9089       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9090       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9091       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9092       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9093       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9094
9095 Overview:
9096 """""""""
9097
9098 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9099
9100 Arguments:
9101 """"""""""
9102
9103 The argument and return value are floating point numbers of the same
9104 type.
9105
9106 Semantics:
9107 """"""""""
9108
9109 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9110 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9111 conditions in the same way.
9112
9113 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9115
9116 Syntax:
9117 """""""
9118
9119 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9120 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9121 all types however.
9122
9123 ::
9124
9125       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9126       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9127       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9128       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9129       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9130
9131 Overview:
9132 """""""""
9133
9134 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9135 specified (positive or negative) power.
9136
9137 Arguments:
9138 """"""""""
9139
9140 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9141 to raise to that power.
9142
9143 Semantics:
9144 """"""""""
9145
9146 This function returns the first value raised to the second power,
9147 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9148 handles error conditions in the same way.
9149
9150 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9152
9153 Syntax:
9154 """""""
9155
9156 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9157 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9158 all types however.
9159
9160 ::
9161
9162       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9163       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9164       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9165       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9166       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9167
9168 Overview:
9169 """""""""
9170
9171 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9172
9173 Arguments:
9174 """"""""""
9175
9176 The argument and return value are floating point numbers of the same
9177 type.
9178
9179 Semantics:
9180 """"""""""
9181
9182 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9183 would, and handles error conditions in the same way.
9184
9185 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9187
9188 Syntax:
9189 """""""
9190
9191 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9192 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9193 all types however.
9194
9195 ::
9196
9197       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9198       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9199       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9200       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9201       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9202
9203 Overview:
9204 """""""""
9205
9206 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9207
9208 Arguments:
9209 """"""""""
9210
9211 The argument and return value are floating point numbers of the same
9212 type.
9213
9214 Semantics:
9215 """"""""""
9216
9217 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9218 would, and handles error conditions in the same way.
9219
9220 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9222
9223 Syntax:
9224 """""""
9225
9226 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9227 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9228 all types however.
9229
9230 ::
9231
9232       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9233       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9234       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9235       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9236       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9237
9238 Overview:
9239 """""""""
9240
9241 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9242
9243 Arguments:
9244 """"""""""
9245
9246 The argument and return value are floating point numbers of the same
9247 type.
9248
9249 Semantics:
9250 """"""""""
9251
9252 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9253 would, and handles error conditions in the same way.
9254
9255 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9257
9258 Syntax:
9259 """""""
9260
9261 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9262 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9263 all types however.
9264
9265 ::
9266
9267       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9268       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9269       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9270       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9271       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9272
9273 Overview:
9274 """""""""
9275
9276 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9277
9278 Arguments:
9279 """"""""""
9280
9281 The argument and return value are floating point numbers of the same
9282 type.
9283
9284 Semantics:
9285 """"""""""
9286
9287 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9288 would, and handles error conditions in the same way.
9289
9290 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9292
9293 Syntax:
9294 """""""
9295
9296 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9297 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9298 all types however.
9299
9300 ::
9301
9302       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9303       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9304       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9305       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9306       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9307
9308 Overview:
9309 """""""""
9310
9311 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9312
9313 Arguments:
9314 """"""""""
9315
9316 The argument and return value are floating point numbers of the same
9317 type.
9318
9319 Semantics:
9320 """"""""""
9321
9322 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9323 would, and handles error conditions in the same way.
9324
9325 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9326 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9327
9328 Syntax:
9329 """""""
9330
9331 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9332 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9333 all types however.
9334
9335 ::
9336
9337       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9338       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9339       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9340       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9341       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9342
9343 Overview:
9344 """""""""
9345
9346 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9347 operation.
9348
9349 Arguments:
9350 """"""""""
9351
9352 The argument and return value are floating point numbers of the same
9353 type.
9354
9355 Semantics:
9356 """"""""""
9357
9358 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9359 would, and does not set errno.
9360
9361 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9363
9364 Syntax:
9365 """""""
9366
9367 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9368 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9369 all types however.
9370
9371 ::
9372
9373       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9374       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9375       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9376       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9377       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9378
9379 Overview:
9380 """""""""
9381
9382 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9383 operand.
9384
9385 Arguments:
9386 """"""""""
9387
9388 The argument and return value are floating point numbers of the same
9389 type.
9390
9391 Semantics:
9392 """"""""""
9393
9394 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9395 would, and handles error conditions in the same way.
9396
9397 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9399
9400 Syntax:
9401 """""""
9402
9403 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9404 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9405 all types however.
9406
9407 ::
9408
9409       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9410       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9411       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9412       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9413       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9414
9415 Overview:
9416 """""""""
9417
9418 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9419 arguments.
9420
9421
9422 Arguments:
9423 """"""""""
9424
9425 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9426 type.
9427
9428 Semantics:
9429 """"""""""
9430
9431 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9432 fmin.
9433
9434 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9435 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9436 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9437 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9438
9439 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9441
9442 Syntax:
9443 """""""
9444
9445 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9446 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9447 all types however.
9448
9449 ::
9450
9451       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9452       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9453       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9454       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9455       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9456
9457 Overview:
9458 """""""""
9459
9460 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9461 arguments.
9462
9463
9464 Arguments:
9465 """"""""""
9466
9467 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9468 type.
9469
9470 Semantics:
9471 """"""""""
9472 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9473 fmax.
9474
9475 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9476 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9477 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9478 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9479
9480 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9482
9483 Syntax:
9484 """""""
9485
9486 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9487 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9488 all types however.
9489
9490 ::
9491
9492       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9493       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9494       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9495       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9496       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9497
9498 Overview:
9499 """""""""
9500
9501 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9502 first operand and the sign of the second operand.
9503
9504 Arguments:
9505 """"""""""
9506
9507 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9508 type.
9509
9510 Semantics:
9511 """"""""""
9512
9513 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9514 functions would, and handles error conditions in the same way.
9515
9516 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9518
9519 Syntax:
9520 """""""
9521
9522 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9523 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9524 all types however.
9525
9526 ::
9527
9528       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9529       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9530       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9531       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9532       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9533
9534 Overview:
9535 """""""""
9536
9537 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9538
9539 Arguments:
9540 """"""""""
9541
9542 The argument and return value are floating point numbers of the same
9543 type.
9544
9545 Semantics:
9546 """"""""""
9547
9548 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9549 would, and handles error conditions in the same way.
9550
9551 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9553
9554 Syntax:
9555 """""""
9556
9557 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9558 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9559 all types however.
9560
9561 ::
9562
9563       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9564       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9565       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9566       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9567       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9568
9569 Overview:
9570 """""""""
9571
9572 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9573
9574 Arguments:
9575 """"""""""
9576
9577 The argument and return value are floating point numbers of the same
9578 type.
9579
9580 Semantics:
9581 """"""""""
9582
9583 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9584 would, and handles error conditions in the same way.
9585
9586 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9588
9589 Syntax:
9590 """""""
9591
9592 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9593 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9594 all types however.
9595
9596 ::
9597
9598       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9599       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9600       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9601       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9602       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9603
9604 Overview:
9605 """""""""
9606
9607 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9608 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9609
9610 Arguments:
9611 """"""""""
9612
9613 The argument and return value are floating point numbers of the same
9614 type.
9615
9616 Semantics:
9617 """"""""""
9618
9619 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9620 would, and handles error conditions in the same way.
9621
9622 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9624
9625 Syntax:
9626 """""""
9627
9628 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9629 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9630 all types however.
9631
9632 ::
9633
9634       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
9635       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
9636       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
9637       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
9638       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9639
9640 Overview:
9641 """""""""
9642
9643 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9644 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
9645 operand isn't an integer.
9646
9647 Arguments:
9648 """"""""""
9649
9650 The argument and return value are floating point numbers of the same
9651 type.
9652
9653 Semantics:
9654 """"""""""
9655
9656 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
9657 would, and handles error conditions in the same way.
9658
9659 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
9660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9661
9662 Syntax:
9663 """""""
9664
9665 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
9666 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9667 all types however.
9668
9669 ::
9670
9671       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
9672       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
9673       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
9674       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
9675       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9676
9677 Overview:
9678 """""""""
9679
9680 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9681 nearest integer.
9682
9683 Arguments:
9684 """"""""""
9685
9686 The argument and return value are floating point numbers of the same
9687 type.
9688
9689 Semantics:
9690 """"""""""
9691
9692 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
9693 functions would, and handles error conditions in the same way.
9694
9695 '``llvm.round.*``' Intrinsic
9696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9697
9698 Syntax:
9699 """""""
9700
9701 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9702 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9703 all types however.
9704
9705 ::
9706
9707       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9708       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9709       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9710       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9711       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9712
9713 Overview:
9714 """""""""
9715
9716 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9717 nearest integer.
9718
9719 Arguments:
9720 """"""""""
9721
9722 The argument and return value are floating point numbers of the same
9723 type.
9724
9725 Semantics:
9726 """"""""""
9727
9728 This function returns the same values as the libm ``round``
9729 functions would, and handles error conditions in the same way.
9730
9731 Bit Manipulation Intrinsics
9732 ---------------------------
9733
9734 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9735 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9736
9737 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9739
9740 Syntax:
9741 """""""
9742
9743 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9744 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9745
9746 ::
9747
9748       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9749       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9750       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9751
9752 Overview:
9753 """""""""
9754
9755 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9756 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9757 These are useful for performing operations on data that is not in the
9758 target's native byte order.
9759
9760 Semantics:
9761 """"""""""
9762
9763 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9764 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9765 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9766 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9767 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9768 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9769 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9770 respectively).
9771
9772 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9774
9775 Syntax:
9776 """""""
9777
9778 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9779 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9780 support all bit widths or vector types, however.
9781
9782 ::
9783
9784       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9785       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9786       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9787       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9788       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9789       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9790
9791 Overview:
9792 """""""""
9793
9794 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9795 in a value.
9796
9797 Arguments:
9798 """"""""""
9799
9800 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9801 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9802 match the argument type.
9803
9804 Semantics:
9805 """"""""""
9806
9807 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9808 each element of a vector.
9809
9810 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9812
9813 Syntax:
9814 """""""
9815
9816 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9817 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9818 targets support all bit widths or vector types, however.
9819
9820 ::
9821
9822       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9823       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9824       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9825       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9826       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9827       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9828
9829 Overview:
9830 """""""""
9831
9832 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9833 leading zeros in a variable.
9834
9835 Arguments:
9836 """"""""""
9837
9838 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9839 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9840 type must match the first argument type.
9841
9842 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9843 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9844 defined result. Historically some architectures did not provide a
9845 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9846 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9847
9848 Semantics:
9849 """"""""""
9850
9851 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9852 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9853 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9854 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9855 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9856
9857 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9859
9860 Syntax:
9861 """""""
9862
9863 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9864 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9865 support all bit widths or vector types, however.
9866
9867 ::
9868
9869       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9870       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9871       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9872       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9873       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9874       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9875
9876 Overview:
9877 """""""""
9878
9879 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9880 trailing zeros.
9881
9882 Arguments:
9883 """"""""""
9884
9885 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9886 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9887 type must match the first argument type.
9888
9889 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9890 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9891 defined result. Historically some architectures did not provide a
9892 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9893 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9894
9895 Semantics:
9896 """"""""""
9897
9898 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9899 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9900 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9901 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9902 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9903
9904 .. _int_overflow:
9905
9906 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9907 -----------------------------------
9908
9909 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9910
9911 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9912 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9913
9914 Syntax:
9915 """""""
9916
9917 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9918 on any integer bit width.
9919
9920 ::
9921
9922       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9923       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9924       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9925
9926 Overview:
9927 """""""""
9928
9929 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9930 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9931 occurred during the signed summation.
9932
9933 Arguments:
9934 """"""""""
9935
9936 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9937 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9938 bit width. The second element of the result structure must be of type
9939 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9940 addition.
9941
9942 Semantics:
9943 """"""""""
9944
9945 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9946 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9947 first element of which is the signed summation, and the second element
9948 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9949 overflow.
9950
9951 Examples:
9952 """""""""
9953
9954 .. code-block:: llvm
9955
9956       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9957       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9958       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9959       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9960
9961 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9963
9964 Syntax:
9965 """""""
9966
9967 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9968 on any integer bit width.
9969
9970 ::
9971
9972       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9973       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9974       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9975
9976 Overview:
9977 """""""""
9978
9979 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9980 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9981 occurred during the unsigned summation.
9982
9983 Arguments:
9984 """"""""""
9985
9986 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9987 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9988 bit width. The second element of the result structure must be of type
9989 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9990 addition.
9991
9992 Semantics:
9993 """"""""""
9994
9995 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9996 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9997 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9998 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9999
10000 Examples:
10001 """""""""
10002
10003 .. code-block:: llvm
10004
10005       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10006       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10007       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10008       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10009
10010 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10012
10013 Syntax:
10014 """""""
10015
10016 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10017 on any integer bit width.
10018
10019 ::
10020
10021       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10022       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10023       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10024
10025 Overview:
10026 """""""""
10027
10028 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10029 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10030 overflow occurred during the signed subtraction.
10031
10032 Arguments:
10033 """"""""""
10034
10035 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10036 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10037 bit width. The second element of the result structure must be of type
10038 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10039 subtraction.
10040
10041 Semantics:
10042 """"""""""
10043
10044 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10045 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10046 first element of which is the subtraction, and the second element of
10047 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10048 overflow.
10049
10050 Examples:
10051 """""""""
10052
10053 .. code-block:: llvm
10054
10055       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10056       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10057       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10058       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10059
10060 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10062
10063 Syntax:
10064 """""""
10065
10066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10067 on any integer bit width.
10068
10069 ::
10070
10071       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10072       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10073       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10074
10075 Overview:
10076 """""""""
10077
10078 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10079 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10080 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10081
10082 Arguments:
10083 """"""""""
10084
10085 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10086 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10087 bit width. The second element of the result structure must be of type
10088 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10089 subtraction.
10090
10091 Semantics:
10092 """"""""""
10093
10094 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10095 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10096 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10097 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10098 overflow.
10099
10100 Examples:
10101 """""""""
10102
10103 .. code-block:: llvm
10104
10105       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10106       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10107       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10108       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10109
10110 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10112
10113 Syntax:
10114 """""""
10115
10116 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10117 on any integer bit width.
10118
10119 ::
10120
10121       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10122       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10123       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10124
10125 Overview:
10126 """""""""
10127
10128 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10129 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10130 overflow occurred during the signed multiplication.
10131
10132 Arguments:
10133 """"""""""
10134
10135 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10136 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10137 bit width. The second element of the result structure must be of type
10138 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10139 multiplication.
10140
10141 Semantics:
10142 """"""""""
10143
10144 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10145 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10146 the first element of which is the multiplication, and the second element
10147 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10148 overflow.
10149
10150 Examples:
10151 """""""""
10152
10153 .. code-block:: llvm
10154
10155       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10156       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10157       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10158       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10159
10160 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10161 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10162
10163 Syntax:
10164 """""""
10165
10166 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10167 on any integer bit width.
10168
10169 ::
10170
10171       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10172       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10173       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10174
10175 Overview:
10176 """""""""
10177
10178 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10179 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10180 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10181
10182 Arguments:
10183 """"""""""
10184
10185 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10186 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10187 bit width. The second element of the result structure must be of type
10188 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10189 multiplication.
10190
10191 Semantics:
10192 """"""""""
10193
10194 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10195 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10196 the first element of which is the multiplication, and the second
10197 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10198 resulted in an overflow.
10199
10200 Examples:
10201 """""""""
10202
10203 .. code-block:: llvm
10204
10205       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10206       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10207       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10208       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10209
10210 Specialised Arithmetic Intrinsics
10211 ---------------------------------
10212
10213 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10214 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10215
10216 Syntax:
10217 """""""
10218
10219 ::
10220
10221       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10222       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10223
10224 Overview:
10225 """""""""
10226
10227 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10228 encoding of a floating point number.  This canonicalization is useful for
10229 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10230 defined by IEEE-754-2008 to be:
10231
10232 ::
10233
10234       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10235       representation in a format.  Applied to declets, significands of finite
10236       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10237
10238 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10239 conversion of a floating-point value to the same format.  NaNs are handled
10240 according to section 6.2.
10241
10242 Examples of non-canonical encodings:
10243
10244 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals.  These are
10245   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10246 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10247   encodings.
10248 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10249   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10250   a zero of the same sign by this operation.
10251
10252 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10253 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10254 quiet NaN result.
10255
10256 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10257 that the compiler does not constant fold the operation.  Likewise, division by
10258 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations.  Addition with
10259 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10260
10261 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation.  That is:
10262
10263 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10264 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10265   to ``(x == y)``
10266
10267 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10268 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10269
10270 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10271 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10272 must perform said canonicalization.  Second, SNaNs must be quieted per the
10273 usual methods.
10274
10275 The canonicalization operation may be optimized away if:
10276
10277 - The input is known to be canonical.  For example, it was produced by a
10278   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10279 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10280   operations.  That is, the bits of the floating point value are not examined.
10281
10282 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10284
10285 Syntax:
10286 """""""
10287
10288 ::
10289
10290       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10291       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10292
10293 Overview:
10294 """""""""
10295
10296 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10297 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10298 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10299 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10300 and add instructions.
10301
10302 Arguments:
10303 """"""""""
10304
10305 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10306 multiplicands, a and b, and an addend c.
10307
10308 Semantics:
10309 """"""""""
10310
10311 The expression:
10312
10313 ::
10314
10315       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10316
10317 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10318 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10319 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10320 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10321 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10322 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10323
10324 Examples:
10325 """""""""
10326
10327 .. code-block:: llvm
10328
10329       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10330
10331 Half Precision Floating Point Intrinsics
10332 ----------------------------------------
10333
10334 For most target platforms, half precision floating point is a
10335 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10336 but does not support computation in the format.
10337
10338 This means that code must first load the half-precision floating point
10339 value as an i16, then convert it to float with
10340 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10341 then be performed on the float value (including extending to double
10342 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10343 if needed, then converted to i16 with
10344 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10345 i16 value.
10346
10347 .. _int_convert_to_fp16:
10348
10349 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10350 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10351
10352 Syntax:
10353 """""""
10354
10355 ::
10356
10357       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10358       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10359
10360 Overview:
10361 """""""""
10362
10363 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10364 conventional floating point type to half precision floating point format.
10365
10366 Arguments:
10367 """"""""""
10368
10369 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10370 converted.
10371
10372 Semantics:
10373 """"""""""
10374
10375 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10376 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10377 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10378
10379 Examples:
10380 """""""""
10381
10382 .. code-block:: llvm
10383
10384       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10385       store i16 %res, i16* @x, align 2
10386
10387 .. _int_convert_from_fp16:
10388
10389 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10391
10392 Syntax:
10393 """""""
10394
10395 ::
10396
10397       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10398       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10399
10400 Overview:
10401 """""""""
10402
10403 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10404 conversion from half precision floating point format to single precision
10405 floating point format.
10406
10407 Arguments:
10408 """"""""""
10409
10410 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10411 converted.
10412
10413 Semantics:
10414 """"""""""
10415
10416 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10417 conversion from half single precision floating point format to single
10418 precision floating point format. The input half-float value is
10419 represented by an ``i16`` value.
10420
10421 Examples:
10422 """""""""
10423
10424 .. code-block:: llvm
10425
10426       %a = load i16, i16* @x, align 2
10427       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10428
10429 .. _dbg_intrinsics:
10430
10431 Debugger Intrinsics
10432 -------------------
10433
10434 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10435 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10436 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10437 document.
10438
10439 Exception Handling Intrinsics
10440 -----------------------------
10441
10442 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10443 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10444 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10445
10446 .. _int_trampoline:
10447
10448 Trampoline Intrinsics
10449 ---------------------
10450
10451 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10452 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10453 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10454 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10455 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10456 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10457 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10458 extension.
10459
10460 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10461 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10462 It can be created as follows:
10463
10464 .. code-block:: llvm
10465
10466       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10467       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10468       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10469       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10470       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10471
10472 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10473 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10474
10475 .. _int_it:
10476
10477 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10479
10480 Syntax:
10481 """""""
10482
10483 ::
10484
10485       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10486
10487 Overview:
10488 """""""""
10489
10490 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10491 turning it into a trampoline.
10492
10493 Arguments:
10494 """"""""""
10495
10496 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10497 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10498 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10499 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10500 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10501 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10502 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10503 bitcast to an ``i8*``.
10504
10505 Semantics:
10506 """"""""""
10507
10508 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10509 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10510 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10511 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10512 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10513 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10514 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10515 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10516 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10517 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10518 modified, then the effect of any later call to the returned function
10519 pointer is undefined.
10520
10521 .. _int_at:
10522
10523 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10524 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10525
10526 Syntax:
10527 """""""
10528
10529 ::
10530
10531       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10532
10533 Overview:
10534 """""""""
10535
10536 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10537 a trampoline (passed as ``tramp``).
10538
10539 Arguments:
10540 """"""""""
10541
10542 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10543 code filled in by a previous call to
10544 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10545
10546 Semantics:
10547 """"""""""
10548
10549 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10550 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10551 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10552 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10553 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10554
10555 .. _int_mload_mstore:
10556
10557 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10558 ---------------------------------------
10559
10560 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.
10561
10562 .. _int_mload:
10563
10564 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10565 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10566
10567 Syntax:
10568 """""""
10569 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10570
10571 ::
10572
10573       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10574       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10575
10576 Overview:
10577 """""""""
10578
10579 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.
10580
10581
10582 Arguments:
10583 """"""""""
10584
10585 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.
10586
10587
10588 Semantics:
10589 """"""""""
10590
10591 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.
10592 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.
10593
10594
10595 ::
10596
10597        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
10598
10599        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
10600        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10601        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
10602
10603 .. _int_mstore:
10604
10605 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
10606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10607
10608 Syntax:
10609 """""""
10610 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
10611
10612 ::
10613
10614        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10615        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10616
10617 Overview:
10618 """""""""
10619
10620 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.
10621
10622 Arguments:
10623 """"""""""
10624
10625 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.
10626
10627
10628 Semantics:
10629 """"""""""
10630
10631 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.
10632 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.
10633
10634 ::
10635
10636        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
10637
10638        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
10639        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10640        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
10641        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
10642
10643
10644 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
10645 -------------------------------------------
10646
10647 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.
10648
10649 .. _int_mgather:
10650
10651 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
10652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10653
10654 Syntax:
10655 """""""
10656 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
10657
10658 ::
10659
10660       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10661       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10662
10663 Overview:
10664 """""""""
10665
10666 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.
10667
10668
10669 Arguments:
10670 """"""""""
10671
10672 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.
10673
10674
10675 Semantics:
10676 """"""""""
10677
10678 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.
10679 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.
10680
10681
10682 ::
10683
10684        %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>)
10685
10686        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
10687        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
10688        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
10689        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
10690        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
10691
10692        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
10693        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
10694        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
10695        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
10696
10697        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
10698        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
10699        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
10700        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
10701
10702 .. _int_mscatter:
10703
10704 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
10705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10706
10707 Syntax:
10708 """""""
10709 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
10710
10711 ::
10712
10713        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10714        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10715
10716 Overview:
10717 """""""""
10718
10719 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.
10720
10721 Arguments:
10722 """"""""""
10723
10724 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.
10725
10726
10727 Semantics:
10728 """"""""""
10729
10730 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
10731
10732 ::
10733
10734        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
10735        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
10736
10737        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
10738        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
10739        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
10740        ..
10741        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
10742        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
10743        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
10744        ..
10745        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
10746        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
10747        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
10748        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
10749        ..
10750        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
10751
10752
10753 Memory Use Markers
10754 ------------------
10755
10756 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
10757 memory objects and ranges where variables are immutable.
10758
10759 .. _int_lifestart:
10760
10761 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
10762 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10763
10764 Syntax:
10765 """""""
10766
10767 ::
10768
10769       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10770
10771 Overview:
10772 """""""""
10773
10774 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10775 object's lifetime.
10776
10777 Arguments:
10778 """"""""""
10779
10780 The first argument is a constant integer representing the size of the
10781 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10782 to the object.
10783
10784 Semantics:
10785 """"""""""
10786
10787 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10788 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10789 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10790 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10791
10792 .. _int_lifeend:
10793
10794 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10795 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10796
10797 Syntax:
10798 """""""
10799
10800 ::
10801
10802       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10803
10804 Overview:
10805 """""""""
10806
10807 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10808 object's lifetime.
10809
10810 Arguments:
10811 """"""""""
10812
10813 The first argument is a constant integer representing the size of the
10814 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10815 to the object.
10816
10817 Semantics:
10818 """"""""""
10819
10820 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10821 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10822 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10823 object following this intrinsic may be removed as dead.
10824
10825 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10827
10828 Syntax:
10829 """""""
10830
10831 ::
10832
10833       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10834
10835 Overview:
10836 """""""""
10837
10838 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10839 a memory object will not change.
10840
10841 Arguments:
10842 """"""""""
10843
10844 The first argument is a constant integer representing the size of the
10845 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10846 to the object.
10847
10848 Semantics:
10849 """"""""""
10850
10851 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10852 the return value, the referenced memory location is constant and
10853 unchanging.
10854
10855 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10857
10858 Syntax:
10859 """""""
10860
10861 ::
10862
10863       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10864
10865 Overview:
10866 """""""""
10867
10868 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10869 memory object are mutable.
10870
10871 Arguments:
10872 """"""""""
10873
10874 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10875 The second argument is a constant integer representing the size of the
10876 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10877 pointer to the object.
10878
10879 Semantics:
10880 """"""""""
10881
10882 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10883
10884 General Intrinsics
10885 ------------------
10886
10887 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10888 purpose.
10889
10890 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10892
10893 Syntax:
10894 """""""
10895
10896 ::
10897
10898       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10899
10900 Overview:
10901 """""""""
10902
10903 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10904
10905 Arguments:
10906 """"""""""
10907
10908 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10909 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10910 source file name, and the last argument is the line number.
10911
10912 Semantics:
10913 """"""""""
10914
10915 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10916 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10917 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10918 ignored by code generation and optimization.
10919
10920 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10922
10923 Syntax:
10924 """""""
10925
10926 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10927 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10928 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10929 '``0``'.
10930
10931 ::
10932
10933       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10934       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10935       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10936       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10937       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10938
10939 Overview:
10940 """""""""
10941
10942 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10943
10944 Arguments:
10945 """"""""""
10946
10947 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10948 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10949 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10950 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10951
10952 Semantics:
10953 """"""""""
10954
10955 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10956 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10957 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10958 generation and optimization.
10959
10960 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10962
10963 Syntax:
10964 """""""
10965
10966 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10967 any integer bit width.
10968
10969 ::
10970
10971       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10972       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10973       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10974       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10975       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10976
10977 Overview:
10978 """""""""
10979
10980 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10981
10982 Arguments:
10983 """"""""""
10984
10985 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10986 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10987 global string which is the source file name, and the last argument is
10988 the line number. It returns the value of the first argument.
10989
10990 Semantics:
10991 """"""""""
10992
10993 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10994 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10995 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10996 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10997
10998 '``llvm.trap``' Intrinsic
10999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11000
11001 Syntax:
11002 """""""
11003
11004 ::
11005
11006       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11007
11008 Overview:
11009 """""""""
11010
11011 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11012
11013 Arguments:
11014 """"""""""
11015
11016 None.
11017
11018 Semantics:
11019 """"""""""
11020
11021 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11022 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11023 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11024
11025 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11027
11028 Syntax:
11029 """""""
11030
11031 ::
11032
11033       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11034
11035 Overview:
11036 """""""""
11037
11038 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11039
11040 Arguments:
11041 """"""""""
11042
11043 None.
11044
11045 Semantics:
11046 """"""""""
11047
11048 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11049 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11050 debugger.
11051
11052 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11054
11055 Syntax:
11056 """""""
11057
11058 ::
11059
11060       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11061
11062 Overview:
11063 """""""""
11064
11065 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11066 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11067 is placed on the stack before local variables.
11068
11069 Arguments:
11070 """"""""""
11071
11072 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11073 The first argument is the value loaded from the stack guard
11074 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11075 enough space to hold the value of the guard.
11076
11077 Semantics:
11078 """"""""""
11079
11080 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11081 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11082 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11083 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11084 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11085 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11086 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11087
11088 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11090
11091 Syntax:
11092 """""""
11093
11094 ::
11095
11096       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11097
11098 Overview:
11099 """""""""
11100
11101 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11102 created stack protector and if they are not equal calls the
11103 ``__stack_chk_fail()`` function.
11104
11105 Arguments:
11106 """"""""""
11107
11108 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11109 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11110
11111 Semantics:
11112 """"""""""
11113
11114 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11115 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11116 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11117
11118 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11119 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11120 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11121 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11122 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11123 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11124 codegen after the tail call decision has occurred.
11125
11126 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11128
11129 Syntax:
11130 """""""
11131
11132 ::
11133
11134       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11135       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11136
11137 Overview:
11138 """""""""
11139
11140 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11141 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11142 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11143 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11144 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11145 other object.
11146
11147 Arguments:
11148 """"""""""
11149
11150 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11151 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11152 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11153 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11154 only accepts constants.
11155
11156 Semantics:
11157 """"""""""
11158
11159 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11160 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11161 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11162 on the ``min`` argument).
11163
11164 '``llvm.expect``' Intrinsic
11165 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11166
11167 Syntax:
11168 """""""
11169
11170 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11171 integer bit width.
11172
11173 ::
11174
11175       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11176       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11177       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11178
11179 Overview:
11180 """""""""
11181
11182 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11183 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11184
11185 Arguments:
11186 """"""""""
11187
11188 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11189 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11190 constant value, variables are not allowed.
11191
11192 Semantics:
11193 """"""""""
11194
11195 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11196
11197 .. _int_assume:
11198
11199 '``llvm.assume``' Intrinsic
11200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11201
11202 Syntax:
11203 """""""
11204
11205 ::
11206
11207       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11208
11209 Overview:
11210 """""""""
11211
11212 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11213 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11214 of the code.
11215
11216 Arguments:
11217 """"""""""
11218
11219 The condition which the optimizer may assume is always true.
11220
11221 Semantics:
11222 """"""""""
11223
11224 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11225 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11226 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11227 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11228 violated during execution, the behavior is undefined.
11229
11230 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11231 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11232 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11233 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11234 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11235 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11236 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11237 optimizer.
11238
11239 .. _bitset.test:
11240
11241 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11243
11244 Syntax:
11245 """""""
11246
11247 ::
11248
11249       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11250
11251
11252 Arguments:
11253 """"""""""
11254
11255 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11256 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11257
11258 Overview:
11259 """""""""
11260
11261 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11262 member of the given bitset.
11263
11264 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11265 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11266
11267 Syntax:
11268 """""""
11269
11270 ::
11271
11272       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11273
11274 Overview:
11275 """""""""
11276
11277 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11278 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11279 with an invoke instruction.
11280
11281 Arguments:
11282 """"""""""
11283
11284 None.
11285
11286 Semantics:
11287 """"""""""
11288
11289 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11290 by codegen.
11291
11292 Stack Map Intrinsics
11293 --------------------
11294
11295 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11296 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11297 are described in :doc:`StackMaps`.