f8d87da7061b21e72d6d606404cca98872ee45a6
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253 ``extern_weak``
254     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
255     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
256     instead of being an undefined reference.
257 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
258     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
259     functions with different semantics. Other languages, such as
260     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
261     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
262     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
263     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
264     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
265 ``external``
266     If none of the above identifiers are used, the global is externally
267     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
268     resolve external symbol references.
269
270 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
271 other than ``external`` or ``extern_weak``.
272
273 .. _callingconv:
274
275 Calling Conventions
276 -------------------
277
278 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
279 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
280 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
281 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
282 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
283 added in the future:
284
285 "``ccc``" - The C calling convention
286     This calling convention (the default if no other calling convention
287     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
288     convention supports varargs function calls and tolerates some
289     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
290     the function (as does normal C).
291 "``fastcc``" - The fast calling convention
292     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
293     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
294     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
295     code for the target, without having to conform to an externally
296     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
297     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
298     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
299     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
300     match the prototype of the function definition.
301 "``coldcc``" - The cold calling convention
302     This calling convention attempts to make code in the caller as
303     efficient as possible under the assumption that the call is not
304     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
305     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
306     This calling convention does not support varargs and requires the
307     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
308     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
309     calls for inlining.
310 "``cc 10``" - GHC convention
311     This calling convention has been implemented specifically for use by
312     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
313     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
314     by disabling callee save registers. This calling convention should
315     not be used lightly but only for specific situations such as an
316     alternative to the *register pinning* performance technique often
317     used when implementing functional programming languages. At the
318     moment only X86 supports this convention and it has the following
319     limitations:
320
321     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
322        floating point types are supported.
323     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
324        floating point parameters.
325
326     This calling convention supports `tail call
327     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
328     caller and callee are using it.
329 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
330     This calling convention has been implemented specifically for use by
331     the `High-Performance Erlang
332     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
333     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
334     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
335     registers for argument passing than the ordinary C calling
336     convention and defines no callee-saved registers. The calling
337     convention properly supports `tail call
338     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
339     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
340     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
341     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
342     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
343     bit).
344 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
345     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
346     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
347     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
348     platform's customary return register.
349 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
350     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
351     sequence in place of a call site. This convention forces the call
352     arguments into registers but allows them to be dynamically
353     allocated. This can currently only be used with calls to
354     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
355     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
356 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
357     This calling convention attempts to make the code in the caller as
358     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
359     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
360     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
361     burden of saving and recovering a large register set before and after the
362     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
363     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
364     apply for values returned in callee-saved registers.
365
366     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
367       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
368       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
369
370     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
371     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
372     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
373     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
374     registers, which haven't already been saved by the caller. The
375     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
376     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
377     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
378     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
379     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
380     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
381
382     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
383     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
384     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
385     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
386     by other runtimes in the future too. The current implementation only
387     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
388     future.
389 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
390     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
391     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
392     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
393     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
394     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
395     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
396     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
397     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
398     returned in callee-saved registers.
399
400     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
401       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
402       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
403
404     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
405     that don't need to call out to any other functions.
406
407     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
408     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
409     experimental at this time.
410 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
411     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
412     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
413     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
414     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
415     sequence.
416
417     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
418     preserving as many registers as possible (all the registers that are
419     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
420
421     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
422     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
423     caller/callee-saved registers.
424
425     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
426     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
427
428     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
429       RDI and RAX.
430 "``cc <n>``" - Numbered convention
431     Any calling convention may be specified by number, allowing
432     target-specific calling conventions to be used. Target specific
433     calling conventions start at 64.
434
435 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
436 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
437 convention.
438
439 .. _visibilitystyles:
440
441 Visibility Styles
442 -----------------
443
444 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
445 styles:
446
447 "``default``" - Default style
448     On targets that use the ELF object file format, default visibility
449     means that the declaration is visible to other modules and, in
450     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
451     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
452     to other modules. Default visibility corresponds to "external
453     linkage" in the language.
454 "``hidden``" - Hidden style
455     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
456     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
457     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
458     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
459     library) can reference it directly.
460 "``protected``" - Protected style
461     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
462     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
463     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
464     cannot be overridden by another module.
465
466 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
467 visibility.
468
469 .. _dllstorageclass:
470
471 DLL Storage Classes
472 -------------------
473
474 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
475 DLL storage class:
476
477 ``dllimport``
478     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
479     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
480     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
481     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
482 ``dllexport``
483     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
484     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
485     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
486     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
487     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
488     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
489
490 .. _tls_model:
491
492 Thread Local Storage Models
493 ---------------------------
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
508
509 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
510 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
511 more information on under which circumstances the different models may
512 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
513 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
514
515 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
516 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
517
518 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
519 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
520
521 .. _namedtypes:
522
523 Structure Types
524 ---------------
525
526 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
527 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
528 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
529 to forward declare a type that is not yet available.
530
531 An example of an identified structure specification is:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     %mytype = type { %mytype*, i32 }
536
537 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
538 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
539
540 .. _globalvars:
541
542 Global Variables
543 ----------------
544
545 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
546 instead of run-time.
547
548 Global variable definitions must be initialized.
549
550 Global variables in other translation units can also be declared, in which
551 case they don't have an initializer.
552
553 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
554 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
555
556 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
557 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
558 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
559 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
560 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
561 variable.
562
563 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
564 constant, even if the final definition of the global is not. This
565 capability can be used to enable slightly better optimization of the
566 program, but requires the language definition to guarantee that
567 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
568 units that do not include the definition.
569
570 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
571 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
572 always define a pointer to their "content" type because they describe a
573 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
574 pointers.
575
576 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
577 that the address is not significant, only the content. Constants marked
578 like this can be merged with other constants if they have the same
579 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
580 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
581 whose address is significant.
582
583 A global variable may be declared to reside in a target-specific
584 numbered address space. For targets that support them, address spaces
585 may affect how optimizations are performed and/or what target
586 instructions are used to access the variable. The default address space
587 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
588
589 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
590 target supports it, it will emit globals to the section specified.
591 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
592 support.
593
594 By default, global initializers are optimized by assuming that global
595 variables defined within the module are not modified from their
596 initial values before the start of the global initializer. This is
597 true even for variables potentially accessible from outside the
598 module, including those with external linkage or appearing in
599 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
600 by marking the variable with ``externally_initialized``.
601
602 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
603 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
604 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
605 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
606 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
607 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
608 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
609 assume that the globals are densely packed in their section and try to
610 iterate over them as an array, alignment padding would break this
611 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
612
613 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
614
615 Variables and aliases can have a
616 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
617
618 Syntax::
619
620     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
621                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
622                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
623                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
624                          [, align <Alignment>]
625
626 For example, the following defines a global in a numbered address space
627 with an initializer, section, and alignment:
628
629 .. code-block:: llvm
630
631     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
632
633 The following example just declares a global variable
634
635 .. code-block:: llvm
636
637    @G = external global i32
638
639 The following example defines a thread-local global with the
640 ``initialexec`` TLS model:
641
642 .. code-block:: llvm
643
644     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
645
646 .. _functionstructure:
647
648 Functions
649 ---------
650
651 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
652 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
653 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
654 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
655 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
656 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
657 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
658 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
659 an optional section, an optional alignment,
660 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
661 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
662 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
663 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
664 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
665 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
666
667 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
668 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
669 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
670 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
671 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
672 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
673 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
674 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
675 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
676
677 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
678 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
679 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
680 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
681 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
682 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
683 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
684 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
685 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
686
687 The first basic block in a function is special in two ways: it is
688 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
689 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
690 the entry block of a function). Because the block can have no
691 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
692
693 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
694 target supports it, it will emit functions to the section specified.
695 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
696
697 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
698 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
699 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
700 is specified, the function is forced to have at least that much
701 alignment. All alignments must be a power of 2.
702
703 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
704 be significant and two identical functions can be merged.
705
706 Syntax::
707
708     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
709            [cconv] [ret attrs]
710            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
711            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
712            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
713            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
714
715 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
716 argument is of the following form:
717
718 Syntax::
719
720    <type> [parameter Attrs] [name]
721
722
723 .. _langref_aliases:
724
725 Aliases
726 -------
727
728 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
729 are just a new symbol and metadata for an existing position.
730
731 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
732 constant expression.
733
734 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
735 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
736 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
737
738 Syntax::
739
740     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
741
742 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
743 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
744 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
745
746 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
747 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
748 to the same content.
749
750 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
751 some can only be checked when producing an object file:
752
753 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
754   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
755
756 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
757   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
758   object file.
759
760 * No global value in the expression can be a declaration, since that
761   would require a relocation, which is not possible.
762
763 .. _langref_comdats:
764
765 Comdats
766 -------
767
768 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
769
770 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
771 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
772 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
773 aliasee computes to, if any.
774
775 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
776 choose between keys in two different object files.
777
778 Syntax::
779
780     $<Name> = comdat SelectionKind
781
782 The selection kind must be one of the following:
783
784 ``any``
785     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
786 ``exactmatch``
787     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
788     same data.
789 ``largest``
790     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
791 ``noduplicates``
792     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
793 ``samesize``
794     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
795     same amount of data.
796
797 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
798 ``any`` as a selection kind.
799
800 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
801 the COMDAT key's section is the largest:
802
803 .. code-block:: llvm
804
805    $foo = comdat largest
806    @foo = global i32 2, comdat($foo)
807
808    define void @bar() comdat($foo) {
809      ret void
810    }
811
812 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
813 the global name:
814
815 .. code-block:: llvm
816
817   $foo = comdat any
818   @foo = global i32 2, comdat
819
820
821 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
822 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
823 and another COMDAT section with selection kind
824 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
825 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
826
827 There are some restrictions on the properties of the global object.
828 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
829 targeting COFF.
830 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
831 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
832 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
833 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
834 if a collision occurs in the symbol table.
835
836 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
837 For example:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841    $foo = comdat any
842    $bar = comdat any
843    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
844    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
845
846 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
847 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
848 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
849 sections.
850
851 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
852 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
853 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
854 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
855 is supplied to `llc`).
856
857 .. _namedmetadatastructure:
858
859 Named Metadata
860 --------------
861
862 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
863 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
864 operands for a named metadata.
865
866 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
867    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
868    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
869    are still valid, which allows any character to be part of a name.
870
871 Syntax::
872
873     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
874     !0 = !{!"zero"}
875     !1 = !{!"one"}
876     !2 = !{!"two"}
877     ; A named metadata.
878     !name = !{!0, !1, !2}
879
880 .. _paramattrs:
881
882 Parameter Attributes
883 --------------------
884
885 The return type and each parameter of a function type may have a set of
886 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
887 used to communicate additional information about the result or
888 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
889 of the function, not of the function type, so functions with different
890 parameter attributes can have the same function type.
891
892 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
893 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
894 For example:
895
896 .. code-block:: llvm
897
898     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
899     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
900     declare signext i8 @returns_signed_char()
901
902 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
903 ``readonly``) come immediately after the argument list.
904
905 Currently, only the following parameter attributes are defined:
906
907 ``zeroext``
908     This indicates to the code generator that the parameter or return
909     value should be zero-extended to the extent required by the target's
910     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
911     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
912 ``signext``
913     This indicates to the code generator that the parameter or return
914     value should be sign-extended to the extent required by the target's
915     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
916     the callee (for a return value).
917 ``inreg``
918     This indicates that this parameter or return value should be treated
919     in a special target-dependent fashion while emitting code for
920     a function call or return (usually, by putting it in a register as
921     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
922     two different kinds of registers). Use of this attribute is
923     target-specific.
924 ``byval``
925     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
926     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
927     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
928     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
929     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
930     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
931     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
932     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
933     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
934     values.
935
936     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
937     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
938     form and the known alignment of the pointer specified to the call
939     site. If the alignment is not specified, then the code generator
940     makes a target-specific assumption.
941
942 .. _attr_inalloca:
943
944 ``inalloca``
945
946     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
947     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
948     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
949     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
950     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
951     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
952
953     An argument allocation may be used by a call at most once because
954     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
955     used in conjunction with other attributes that affect argument
956     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
957     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
958     large aggregate return values, which means that frontend authors
959     must lower them with ``sret`` pointers.
960
961     When the call site is reached, the argument allocation must have
962     been the most recent stack allocation that is still live, or the
963     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
964     space after an argument allocation and before its call site, but it
965     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
966     <int_stackrestore>`.
967
968     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
969     attribute.
970
971 ``sret``
972     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
973     structure that is the return value of the function in the source
974     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
975     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
976     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
977     the first parameter. This is not a valid attribute for return
978     values.
979
980 ``align <n>``
981     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
982     have the specified alignment.
983
984     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
985     ``byval`` attribute.
986
987 .. _noalias:
988
989 ``noalias``
990     This indicates that objects accessed via pointer values
991     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
992     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
993     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
994     also has additional semantics described below. The caller shares the
995     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
996     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
997     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
998
999     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1000     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1001
1002     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1003     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1004     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1005     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1006     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1007     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1008     storage for any other object accessible to the caller.
1009
1010 ``nocapture``
1011     This indicates that the callee does not make any copies of the
1012     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1013     attribute for return values.
1014
1015 .. _nest:
1016
1017 ``nest``
1018     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1019     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1020     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1021
1022 ``returned``
1023     This indicates that the function always returns the argument as its return
1024     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1025     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1026     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1027     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1028     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1029     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1030
1031 ``nonnull``
1032     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1033     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1034     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1035     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1036     is non-null.
1037
1038 ``dereferenceable(<n>)``
1039     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1040     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1041     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1042     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1043     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1044     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1045     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1046     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1047     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1048
1049 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1050     This indicates that the parameter or return value isn't both
1051     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1052     time. All non-null pointers tagged with
1053     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1054     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1055     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1056     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1057     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1058     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1059     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1060     pointer typed parameters.
1061
1062 .. _gc:
1063
1064 Garbage Collector Strategy Names
1065 --------------------------------
1066
1067 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1068 string:
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     define void @f() gc "name" { ... }
1073
1074 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1075 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1076 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1077 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1078 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1079 which can interoperate with a collector provided externally.
1080
1081 .. _prefixdata:
1082
1083 Prefix Data
1084 -----------
1085
1086 Prefix data is data associated with a function which the code
1087 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1088 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1089 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1090 available through the function pointer while still allowing the
1091 function pointer to be called.
1092
1093 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1094 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1095 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1096 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1097 with a single ``i32``,
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1102
1103 The prefix data can be referenced as,
1104
1105 .. code-block:: llvm
1106
1107     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1108     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1109     %b = load i32, i32* %a
1110
1111 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1112 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1113 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1114 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1115 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1116 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1117 data.
1118
1119 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1120 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1121 optimizers but will not be emitted in the object file.
1122
1123 .. _prologuedata:
1124
1125 Prologue Data
1126 -------------
1127
1128 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1129 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1130 function hot-patching and instrumentation.
1131
1132 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1133 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1134 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1135 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1136 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1137 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1138 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1139 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1140
1141 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1142 which encodes the ``nop`` instruction:
1143
1144 .. code-block:: llvm
1145
1146     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1147
1148 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1149 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1150 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1151
1152 .. code-block:: llvm
1153
1154     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1155
1156     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1157
1158 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1159 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1160 optimizers but will not be emitted in the object file.
1161
1162 .. _personalityfn:
1163
1164 Personality Function
1165 --------------------
1166
1167 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1168 to use for exception handling.
1169
1170 .. _attrgrp:
1171
1172 Attribute Groups
1173 ----------------
1174
1175 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1176 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1177 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1178 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1179 group will capture the important command line flags used to build that file.
1180
1181 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1182 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1183 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1184 different groups are merged.
1185
1186 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1187 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191    ; Target-independent attributes:
1192    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1193
1194    ; Target-dependent attributes:
1195    attributes #1 = { "no-sse" }
1196
1197    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1198    define void @f() #0 #1 { ... }
1199
1200 .. _fnattrs:
1201
1202 Function Attributes
1203 -------------------
1204
1205 Function attributes are set to communicate additional information about
1206 a function. Function attributes are considered to be part of the
1207 function, not of the function type, so functions with different function
1208 attributes can have the same function type.
1209
1210 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1211 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1212 example:
1213
1214 .. code-block:: llvm
1215
1216     define void @f() noinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline { ... }
1218     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1219     define void @f() optsize { ... }
1220
1221 ``alignstack(<n>)``
1222     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1223     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1224     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1225     parentheses.
1226 ``alwaysinline``
1227     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1228     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1229     inlining size threshold for this caller.
1230 ``builtin``
1231     This indicates that the callee function at a call site should be
1232     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1233     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1234     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1235     attribute.
1236 ``cold``
1237     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1238     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1239     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1240     weight.
1241 ``convergent``
1242     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1243     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1244     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1245     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1246 ``inlinehint``
1247     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1248     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1249     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1250     inliner.
1251 ``jumptable``
1252     This attribute indicates that the function should be added to a
1253     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1254     references to this function should be replaced with a reference to the
1255     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1256     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1257     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1258     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1259 ``minsize``
1260     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1261     passes make choices that keep the code size of this function as small
1262     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1263     performance in order to minimize the size of the generated code.
1264 ``naked``
1265     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1266     function. This can have very system-specific consequences.
1267 ``nobuiltin``
1268     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1269     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1270     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1271     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1272     and on function declarations and definitions.
1273 ``noduplicate``
1274     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1275     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1276     within its parent function, but may not be duplicated within
1277     its parent function.
1278
1279     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1280     be an inlining candidate, provided that the call is not
1281     duplicated by inlining. That implies that the function has
1282     internal linkage and only has one call site, so the original
1283     call is dead after inlining.
1284 ``noimplicitfloat``
1285     This attributes disables implicit floating point instructions.
1286 ``noinline``
1287     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1288     function in any situation. This attribute may not be used together
1289     with the ``alwaysinline`` attribute.
1290 ``nonlazybind``
1291     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1292     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1293     startup time if the function is not called during program startup.
1294 ``noredzone``
1295     This attribute indicates that the code generator should not use a
1296     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1297 ``noreturn``
1298     This function attribute indicates that the function never returns
1299     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1300     function ever does dynamically return.
1301 ``norecurse``
1302     This function attribute indicates that the function does not call itself
1303     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1304     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1305 ``nounwind``
1306     This function attribute indicates that the function never raises an
1307     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1308     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1309     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1310     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1311     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1312 ``optnone``
1313     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1314     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1315     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1316     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1317     attribute; this attribute is also incompatible
1318     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1319
1320     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1321     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1322     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1323     candidates for inlining into the body of this function.
1324 ``optsize``
1325     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1326     passes make choices that keep the code size of this function low,
1327     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1328     long as they do not significantly impact runtime performance.
1329 ``readnone``
1330     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1331     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1332     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1333     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1334     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1335     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1336     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1337     the ``C++`` exception throwing methods.
1338
1339     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1340     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1341     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1342 ``readonly``
1343     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1344     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1345     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1346     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1347     state that may be set in the caller. A readonly function always
1348     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1349     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1350     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1351     methods.
1352
1353     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1354     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1355     the pointer points to.
1356 ``argmemonly``
1357     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1358     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1359     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1360     function can refer to memory only using pointers based on its function
1361     arguments.
1362     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1363     in order to specify that function reads only from its arguments.
1364 ``returns_twice``
1365     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1366     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1367     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1368     functions.
1369 ``safestack``
1370     This attribute indicates that
1371     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1372     protection is enabled for this function.
1373
1374     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1375     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1376     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1377     function will have a ``safestack`` attribute.
1378 ``sanitize_address``
1379     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1380     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1381 ``sanitize_memory``
1382     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1383     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1384 ``sanitize_thread``
1385     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1386     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1387 ``ssp``
1388     This attribute indicates that the function should emit a stack
1389     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1390     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1391     return from the function to see if it has been overwritten. A
1392     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1393     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1394
1395     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1396     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1397     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1398       ``ssp-buffer-size``.
1399
1400     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1401     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1402
1403     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1404     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1405     function will have an ``ssp`` attribute.
1406 ``sspreq``
1407     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1408     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1409     attribute.
1410
1411     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1412     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1413     The specific layout rules are:
1414
1415     #. Large arrays and structures containing large arrays
1416        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1417     #. Small arrays and structures containing small arrays
1418        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1419     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1420        protector.
1421
1422     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1423     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1424     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1425     an ``sspreq`` attribute.
1426 ``sspstrong``
1427     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1428     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1429     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1430     will enable protectors for functions with:
1431
1432     - Arrays of any size and type
1433     - Aggregates containing an array of any size and type.
1434     - Calls to alloca().
1435     - Local variables that have had their address taken.
1436
1437     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1438     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1439     The specific layout rules are:
1440
1441     #. Large arrays and structures containing large arrays
1442        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1443     #. Small arrays and structures containing small arrays
1444        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1445     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1446        protector.
1447
1448     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1449
1450     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1451     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1452     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1453 ``"thunk"``
1454     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1455     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1456     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1457     match the thunk target prototype.
1458 ``uwtable``
1459     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1460     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1461     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1462     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1463     units.
1464
1465
1466 .. _opbundles:
1467
1468 Operand Bundles
1469 ---------------
1470
1471 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1472 considered experimental at this time.
1473
1474 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1475 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1476 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1477 incorrect and will change program semantics.
1478
1479 Syntax::
1480
1481     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1482     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1483     bundle operand ::= SSA value
1484     tag ::= string constant
1485
1486 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1487 given function may be called from multiple places with different kinds
1488 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1489 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1490 callee being dispatched to.
1491
1492 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1493 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1494 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1495 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1496 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1497 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1498 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1499 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1500 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1501
1502 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1503   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1504 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1505   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1506   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1507   callsite specific attributes.
1508 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1509   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1510   usual as long as they take into account the first two properties.
1511
1512 More specific types of operand bundles are described below.
1513
1514 Deoptimization Operand Bundles
1515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1516
1517 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1518 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1519 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1520 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1521 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1522 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1523 out of scope for the language reference, but it usually involves
1524 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1525
1526 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1527 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1528 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1529 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1530 operand bundles do not capture their operands except during
1531 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1532 compiled frame.
1533
1534 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1535 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1536 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1537 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1538 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1539 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1540 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1541 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1542
1543 .. code-block:: llvm
1544
1545     define void @f() {
1546       call void @x()  ;; no deopt state
1547       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1548       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1549       ret void
1550     }
1551
1552     define void @g() {
1553       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1554       ret void
1555     }
1556
1557 will result in
1558
1559 .. code-block:: llvm
1560
1561     define void @g() {
1562       call void @x()  ;; still no deopt state
1563       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1564       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1565       ret void
1566     }
1567
1568 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1569 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1570 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1571 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1572 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1573
1574 Funclet Operand Bundles
1575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1576
1577 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1578 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1579 is within a particular funclet.  There can be at most one
1580 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1581 exactly one bundle operand.
1582
1583 .. _moduleasm:
1584
1585 Module-Level Inline Assembly
1586 ----------------------------
1587
1588 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1589 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1590 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1591 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1592
1593 .. code-block:: llvm
1594
1595     module asm "inline asm code goes here"
1596     module asm "more can go here"
1597
1598 The strings can contain any character by escaping non-printable
1599 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1600 two digit hex code for the number.
1601
1602 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1603 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1604
1605 .. _langref_datalayout:
1606
1607 Data Layout
1608 -----------
1609
1610 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1611 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1612 simply:
1613
1614 .. code-block:: llvm
1615
1616     target datalayout = "layout specification"
1617
1618 The *layout specification* consists of a list of specifications
1619 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1620 with a letter and may include other information after the letter to
1621 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1622 as follows:
1623
1624 ``E``
1625     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1626     the bits with the most significance have the lowest address
1627     location.
1628 ``e``
1629     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1630     is, the bits with the least significance have the lowest address
1631     location.
1632 ``S<size>``
1633     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1634     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1635     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1636     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1637     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1638     alignment promotions.
1639 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1640     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1641     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1642     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1643     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1644     in the range [1,2^23).
1645 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1646     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1647     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1648 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1649     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1650     ``<size>``.
1651 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1652     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1653     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1654     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1655     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1656     targets.
1657 ``a:<abi>:<pref>``
1658     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1659 ``m:<mangling>``
1660     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1661     options are
1662
1663     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1664     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1665     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1666       symbols get a ``_`` prefix.
1667     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1668       functions also get a suffix based on the frame size.
1669     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1670       prefix for ``__cdecl`` functions.
1671 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1672     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1673     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1674     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1675     this set are considered to support most general arithmetic operations
1676     efficiently.
1677
1678 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1679 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1680 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1681
1682 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1683 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1684 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1685 specifications are given in this list:
1686
1687 -  ``E`` - big endian
1688 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1689 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1690    same as the default address space.
1691 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1692 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1693 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1694 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1695 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1696 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1697    alignment of 64-bits
1698 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1699 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1700 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1701 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1702 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1703 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1704 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1705
1706 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1707 following rules:
1708
1709 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1710    that specification is used.
1711 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1712    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1713    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1714    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1715    given the default specifications above, the i7 type will use the
1716    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1717    alignment of i64 (largest specified).
1718 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1719    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1720    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1721    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1722
1723 The function of the data layout string may not be what you expect.
1724 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1725 the code generator should use.
1726
1727 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1728 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1729 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1730 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1731 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1732 don't specify the string, the default specifications will be used to
1733 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1734 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1735 these default specifications.
1736
1737 .. _langref_triple:
1738
1739 Target Triple
1740 -------------
1741
1742 A module may specify a target triple string that describes the target
1743 host. The syntax for the target triple is simply:
1744
1745 .. code-block:: llvm
1746
1747     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1748
1749 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1750 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1751
1752 ::
1753
1754     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1755     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1756
1757 This information is passed along to the backend so that it generates
1758 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1759 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1760
1761 .. _pointeraliasing:
1762
1763 Pointer Aliasing Rules
1764 ----------------------
1765
1766 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1767 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1768 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1769 to the following rules:
1770
1771 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1772    value it is *based* on.
1773 -  An address of a global variable is associated with the address range
1774    of the variable's storage.
1775 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1776    address range of the allocated storage.
1777 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1778    address.
1779 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1780    a function not defined within LLVM may be associated with address
1781    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1782    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1783    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1784
1785 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1786 following rules:
1787
1788 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1789    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1790 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1791    ``bitcast``.
1792 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1793    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1794    the pointer's value.
1795 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1796
1797 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1798 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1799
1800 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1801 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1802 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1803 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1804 alignment of the store.
1805
1806 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1807 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1808 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1809 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1810 alias analysis.
1811
1812 .. _volatile:
1813
1814 Volatile Memory Accesses
1815 ------------------------
1816
1817 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1818 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1819 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1820 volatile operations or change their order of execution relative to other
1821 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1822 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1823 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1824
1825 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1826 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1827 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1828 target-legal volatile load/store instructions.
1829
1830 .. admonition:: Rationale
1831
1832  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1833  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1834  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1835  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1836  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1837  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1838  do not violate the frontend's contract with the language.
1839
1840 .. _memmodel:
1841
1842 Memory Model for Concurrent Operations
1843 --------------------------------------
1844
1845 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1846 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1847 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1848 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1849
1850 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1851
1852 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1853 that
1854
1855 -  Is a superset of single-thread program order, and
1856 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1857    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1858    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1859    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1860    Constraints <ordering>`).
1861
1862 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1863 between a thread and signals executing inside that thread.
1864
1865 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1866 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1867 (defined) write operations (store instructions, atomic
1868 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1869 section, initialized globals are considered to have a write of the
1870 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1871 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1872 may see any write to the same byte, except:
1873
1874 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1875    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1876    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1877 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1878    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1879
1880 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1881
1882 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1883    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1884    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1885    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1886    synchronization.)
1887 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1888    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1889 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1890    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1891 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1892    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1893    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1894    constraints on how the choice is made.
1895 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1896
1897 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1898 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1899 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1900 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1901 than one instruction to read the series of bytes.
1902
1903 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1904 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1905 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1906 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1907 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1908 from an address, introducing a store can change a load that may see
1909 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1910
1911 .. _ordering:
1912
1913 Atomic Memory Ordering Constraints
1914 ----------------------------------
1915
1916 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1917 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1918 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1919 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1920 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1921 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1922 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1923 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1924 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1925 differently since they don't take an address. See that instruction's
1926 documentation for details.
1927
1928 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1929 :doc:`Atomics`.
1930
1931 ``unordered``
1932     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1933     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1934     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1935     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1936     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1937     to make them atomic in any interesting way.
1938 ``monotonic``
1939     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1940     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1941     address. All modification orders must be compatible with the
1942     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1943     orders can be combined to a global total order for the whole program
1944     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1945     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1946     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1947     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1948     happens before another atomic read of the same address, the later
1949     read must see the same value or a later value in the address's
1950     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1951     stronger) operations on the same address. If an address is written
1952     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1953     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1954     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1955     ``memory_order_relaxed``.
1956 ``acquire``
1957     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1958     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1959     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1960 ``release``
1961     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1962     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1963     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1964     complete description; see the C++0x definition of a release
1965     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1966     ``memory_order_release``.
1967 ``acq_rel`` (acquire+release)
1968     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1969     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1970 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1971     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1972     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1973     writes), there is a global total order on all
1974     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1975     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1976     modification orders of all the affected addresses. Each
1977     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1978     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1979     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1980
1981 .. _singlethread:
1982
1983 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1984 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1985 other operations running in the same thread (for example, in signal
1986 handlers).
1987
1988 .. _fastmath:
1989
1990 Fast-Math Flags
1991 ---------------
1992
1993 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1994 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1995 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1996 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1997
1998 ``nnan``
1999    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2000    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2001    NaNs, but the value of the result is undefined.
2002
2003 ``ninf``
2004    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2005    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2006    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2007
2008 ``nsz``
2009    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2010    argument or result as insignificant.
2011
2012 ``arcp``
2013    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2014    argument rather than perform division.
2015
2016 ``fast``
2017    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2018    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2019    flag implies all the others.
2020
2021 .. _uselistorder:
2022
2023 Use-list Order Directives
2024 -------------------------
2025
2026 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2027 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2028 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2029 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2030
2031 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2032 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2033 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2034
2035 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2036 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2037 function's scope.
2038
2039 :Syntax:
2040
2041 ::
2042
2043     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2044     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2045
2046 :Examples:
2047
2048 ::
2049
2050     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2051     entry:
2052       ; ... instructions ...
2053     bb:
2054       ; ... instructions ...
2055
2056       ; At function scope.
2057       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2058       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2059     }
2060
2061     ; At global scope.
2062     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2063     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2064     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2065     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2066
2067 .. _typesystem:
2068
2069 Type System
2070 ===========
2071
2072 The LLVM type system is one of the most important features of the
2073 intermediate representation. Being typed enables a number of
2074 optimizations to be performed on the intermediate representation
2075 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2076 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2077 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2078 not feasible to perform on normal three address code representations.
2079
2080 .. _t_void:
2081
2082 Void Type
2083 ---------
2084
2085 :Overview:
2086
2087
2088 The void type does not represent any value and has no size.
2089
2090 :Syntax:
2091
2092
2093 ::
2094
2095       void
2096
2097
2098 .. _t_function:
2099
2100 Function Type
2101 -------------
2102
2103 :Overview:
2104
2105
2106 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2107 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2108 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2109 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2110
2111 :Syntax:
2112
2113 ::
2114
2115       <returntype> (<parameter list>)
2116
2117 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2118 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2119 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2120 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2121 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2122 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2123
2124 :Examples:
2125
2126 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2127 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2128 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2129 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2130 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2131 | ``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. |
2132 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2133 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2134 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2135
2136 .. _t_firstclass:
2137
2138 First Class Types
2139 -----------------
2140
2141 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2142 Values of these types are the only ones which can be produced by
2143 instructions.
2144
2145 .. _t_single_value:
2146
2147 Single Value Types
2148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2149
2150 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2151
2152 .. _t_integer:
2153
2154 Integer Type
2155 """"""""""""
2156
2157 :Overview:
2158
2159 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2160 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2161 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2162
2163 :Syntax:
2164
2165 ::
2166
2167       iN
2168
2169 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2170 value.
2171
2172 Examples:
2173 *********
2174
2175 +----------------+------------------------------------------------+
2176 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2177 +----------------+------------------------------------------------+
2178 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2179 +----------------+------------------------------------------------+
2180 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2181 +----------------+------------------------------------------------+
2182
2183 .. _t_floating:
2184
2185 Floating Point Types
2186 """"""""""""""""""""
2187
2188 .. list-table::
2189    :header-rows: 1
2190
2191    * - Type
2192      - Description
2193
2194    * - ``half``
2195      - 16-bit floating point value
2196
2197    * - ``float``
2198      - 32-bit floating point value
2199
2200    * - ``double``
2201      - 64-bit floating point value
2202
2203    * - ``fp128``
2204      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2205
2206    * - ``x86_fp80``
2207      -  80-bit floating point value (X87)
2208
2209    * - ``ppc_fp128``
2210      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2211
2212 X86_mmx Type
2213 """"""""""""
2214
2215 :Overview:
2216
2217 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2218 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2219 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2220 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2221 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2222 of this type.
2223
2224 :Syntax:
2225
2226 ::
2227
2228       x86_mmx
2229
2230
2231 .. _t_pointer:
2232
2233 Pointer Type
2234 """"""""""""
2235
2236 :Overview:
2237
2238 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2239 commonly used to reference objects in memory.
2240
2241 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2242 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2243 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2244 are target-specific.
2245
2246 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2247 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2248
2249 :Syntax:
2250
2251 ::
2252
2253       <type> *
2254
2255 :Examples:
2256
2257 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2258 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2259 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2260 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2261 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2262 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2263 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2264
2265 .. _t_vector:
2266
2267 Vector Type
2268 """""""""""
2269
2270 :Overview:
2271
2272 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2273 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2274 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2275 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2276 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2277
2278 :Syntax:
2279
2280 ::
2281
2282       < <# elements> x <elementtype> >
2283
2284 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2285 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2286 of size zero are not allowed.
2287
2288 :Examples:
2289
2290 +-------------------+--------------------------------------------------+
2291 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2292 +-------------------+--------------------------------------------------+
2293 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2294 +-------------------+--------------------------------------------------+
2295 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2296 +-------------------+--------------------------------------------------+
2297 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2298 +-------------------+--------------------------------------------------+
2299
2300 .. _t_label:
2301
2302 Label Type
2303 ^^^^^^^^^^
2304
2305 :Overview:
2306
2307 The label type represents code labels.
2308
2309 :Syntax:
2310
2311 ::
2312
2313       label
2314
2315 .. _t_token:
2316
2317 Token Type
2318 ^^^^^^^^^^
2319
2320 :Overview:
2321
2322 The token type is used when a value is associated with an instruction
2323 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2324 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2325 :ref:`select <i_select>` of type token.
2326
2327 :Syntax:
2328
2329 ::
2330
2331       token
2332
2333
2334
2335 .. _t_metadata:
2336
2337 Metadata Type
2338 ^^^^^^^^^^^^^
2339
2340 :Overview:
2341
2342 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2343 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2344
2345 :Syntax:
2346
2347 ::
2348
2349       metadata
2350
2351 .. _t_aggregate:
2352
2353 Aggregate Types
2354 ^^^^^^^^^^^^^^^
2355
2356 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2357 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2358 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2359 aggregate types.
2360
2361 .. _t_array:
2362
2363 Array Type
2364 """"""""""
2365
2366 :Overview:
2367
2368 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2369 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2370 elements) and an underlying data type.
2371
2372 :Syntax:
2373
2374 ::
2375
2376       [<# elements> x <elementtype>]
2377
2378 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2379 be any type with a size.
2380
2381 :Examples:
2382
2383 +------------------+--------------------------------------+
2384 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2385 +------------------+--------------------------------------+
2386 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2387 +------------------+--------------------------------------+
2388 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2389 +------------------+--------------------------------------+
2390
2391 Here are some examples of multidimensional arrays:
2392
2393 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2394 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2395 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2396 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2397 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2398 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2399 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2400
2401 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2402 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2403 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2404 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2405 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2406 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2407 example.
2408
2409 .. _t_struct:
2410
2411 Structure Type
2412 """"""""""""""
2413
2414 :Overview:
2415
2416 The structure type is used to represent a collection of data members
2417 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2418 a size.
2419
2420 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2421 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2422 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2423 '``insertvalue``' instructions.
2424
2425 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2426 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2427 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2428 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2429 required to match what the underlying code generator expects.
2430
2431 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2432 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2433 identified types are always defined at the top level with a name.
2434 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2435 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2436 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2437
2438 :Syntax:
2439
2440 ::
2441
2442       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2443       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2444
2445 :Examples:
2446
2447 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2448 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2449 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2450 | ``{ 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``.  |
2451 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2452 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2453 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2454
2455 .. _t_opaque:
2456
2457 Opaque Structure Types
2458 """"""""""""""""""""""
2459
2460 :Overview:
2461
2462 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2463 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2464 notion of a forward declared structure.
2465
2466 :Syntax:
2467
2468 ::
2469
2470       %X = type opaque
2471       %52 = type opaque
2472
2473 :Examples:
2474
2475 +--------------+-------------------+
2476 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2477 +--------------+-------------------+
2478
2479 .. _constants:
2480
2481 Constants
2482 =========
2483
2484 LLVM has several different basic types of constants. This section
2485 describes them all and their syntax.
2486
2487 Simple Constants
2488 ----------------
2489
2490 **Boolean constants**
2491     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2492     of the ``i1`` type.
2493 **Integer constants**
2494     Standard integers (such as '4') are constants of the
2495     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2496     integer types.
2497 **Floating point constants**
2498     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2499     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2500     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2501     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2502     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2503     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2504     point <t_floating>` type.
2505 **Null pointer constants**
2506     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2507     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2508 **Token constants**
2509     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2510     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2511
2512 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2513 floating point constants. For example, the form
2514 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2515 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2516 constants are required (and the only time that they are generated by the
2517 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2518 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2519 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2520 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2521 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2522
2523 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2524 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2525 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2526 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2527 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2528 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2529 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2530 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2531 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2532 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2533 will only work if they match the long double format on your target.
2534 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2535 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2536 (sign bit at the left).
2537
2538 There are no constants of type x86_mmx.
2539
2540 .. _complexconstants:
2541
2542 Complex Constants
2543 -----------------
2544
2545 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2546 constants and smaller complex constants.
2547
2548 **Structure constants**
2549     Structure constants are represented with notation similar to
2550     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2551     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2552     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2553     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2554     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2555     must match those specified by the type.
2556 **Array constants**
2557     Array constants are represented with notation similar to array type
2558     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2559     square brackets (``[]``)). For example:
2560     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2561     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2562     match those specified by the type. As a special case, character array
2563     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2564     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2565 **Vector constants**
2566     Vector constants are represented with notation similar to vector
2567     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2568     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2569     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2570     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2571     elements must match those specified by the type.
2572 **Zero initialization**
2573     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2574     value to zero of *any* type, including scalar and
2575     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2576     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2577     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2578 **Metadata node**
2579     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2580     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2581     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2582     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2583     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2584     information such as debug info.
2585
2586 Global Variable and Function Addresses
2587 --------------------------------------
2588
2589 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2590 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2591 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2592 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2593 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2594 file:
2595
2596 .. code-block:: llvm
2597
2598     @X = global i32 17
2599     @Y = global i32 42
2600     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2601
2602 .. _undefvalues:
2603
2604 Undefined Values
2605 ----------------
2606
2607 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2608 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2609 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2610 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2611
2612 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2613 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2614 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2615 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2616
2617 .. code-block:: llvm
2618
2619       %A = add %X, undef
2620       %B = sub %X, undef
2621       %C = xor %X, undef
2622     Safe:
2623       %A = undef
2624       %B = undef
2625       %C = undef
2626
2627 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2628 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2629
2630 .. code-block:: llvm
2631
2632       %A = or %X, undef
2633       %B = and %X, undef
2634     Safe:
2635       %A = -1
2636       %B = 0
2637     Unsafe:
2638       %A = undef
2639       %B = undef
2640
2641 These logical operations have bits that are not always affected by the
2642 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2643 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2644 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2645 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2646 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2647 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2648 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2649 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2650
2651 .. code-block:: llvm
2652
2653       %A = select undef, %X, %Y
2654       %B = select undef, 42, %Y
2655       %C = select %X, %Y, undef
2656     Safe:
2657       %A = %X     (or %Y)
2658       %B = 42     (or %Y)
2659       %C = %Y
2660     Unsafe:
2661       %A = undef
2662       %B = undef
2663       %C = undef
2664
2665 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2666 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2667 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2668 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2669 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2670 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2671 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2672
2673 .. code-block:: llvm
2674
2675       %A = xor undef, undef
2676
2677       %B = undef
2678       %C = xor %B, %B
2679
2680       %D = undef
2681       %E = icmp slt %D, 4
2682       %F = icmp gte %D, 4
2683
2684     Safe:
2685       %A = undef
2686       %B = undef
2687       %C = undef
2688       %D = undef
2689       %E = undef
2690       %F = undef
2691
2692 This example points out that two '``undef``' operands are not
2693 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2694 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2695 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2696 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2697 its value over its "live range". This is true because the variable
2698 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2699 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2700 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2701 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2702 uses with" concept would not hold.
2703
2704 .. code-block:: llvm
2705
2706       %A = fdiv undef, %X
2707       %B = fdiv %X, undef
2708     Safe:
2709       %A = undef
2710     b: unreachable
2711
2712 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2713 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2714 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2715 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2716 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2717 However, in the second example, we can make a more aggressive
2718 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2719 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2720 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2721 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2722 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2723 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2724
2725 .. code-block:: llvm
2726
2727     a:  store undef -> %X
2728     b:  store %X -> undef
2729     Safe:
2730     a: <deleted>
2731     b: unreachable
2732
2733 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2734 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2735 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2736 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2737 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2738
2739 .. _poisonvalues:
2740
2741 Poison Values
2742 -------------
2743
2744 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2745 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2746 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2747 that results in undefined behavior.
2748
2749 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2750 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2751 the ``nsw`` flag.
2752
2753 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2754
2755 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2756 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2757    their dynamic predecessor basic block.
2758 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2759    in the dynamic callers of their functions.
2760 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2761    instructions that dynamically transfer control back to them.
2762 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2763    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2764    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2765 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2766    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2767    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2768    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2769 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2770    most recent preceding instruction with externally visible side
2771    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2772    operations <volatile>`.)
2773 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2774    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2775    multiple successors and the instruction is always executed when
2776    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2777    when control is transferred to another.
2778 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2779    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2780    be different if the terminator had transferred control to a different
2781    successor.
2782 -  Dependence is transitive.
2783
2784 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2785 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2786 on a poison value has undefined behavior.
2787
2788 Here are some examples:
2789
2790 .. code-block:: llvm
2791
2792     entry:
2793       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2794       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2795       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2796       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2797
2798       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2799       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2800
2801       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2802
2803       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2804       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2805       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2806       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2807
2808       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2809       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2810
2811     true:
2812       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2813                                            ; it has undefined behavior.
2814       br label %end
2815
2816     end:
2817       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2818                                            ; Both edges into this PHI are
2819                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2820                                            ; always results in a poison value.
2821
2822       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2823                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2824                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2825
2826       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2827                                            ; The same branch again, but this time the
2828                                            ; true block doesn't have side effects.
2829
2830     second_true:
2831       ; No side effects!
2832       ret void
2833
2834     second_end:
2835       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2836                                            ; on the store in %end. Also, it is
2837                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2838                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2839                                            ; behavior in this example).
2840
2841 .. _blockaddress:
2842
2843 Addresses of Basic Blocks
2844 -------------------------
2845
2846 ``blockaddress(@function, %block)``
2847
2848 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2849 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2850 Taking the address of the entry block is illegal.
2851
2852 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2853 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2854 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2855 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2856 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2857 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2858 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2859 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2860 instruction.
2861
2862 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2863 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2864
2865 .. _constantexprs:
2866
2867 Constant Expressions
2868 --------------------
2869
2870 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2871 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2872 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2873 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2874 The following is the syntax for constant expressions:
2875
2876 ``trunc (CST to TYPE)``
2877     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2878     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2879 ``zext (CST to TYPE)``
2880     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2881     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2882 ``sext (CST to TYPE)``
2883     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2884     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2885 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2886     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2887     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2888     must be floating point.
2889 ``fpext (CST to TYPE)``
2890     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2891     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2892     floating point.
2893 ``fptoui (CST to TYPE)``
2894     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2895     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2896     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2897     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2898     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2899 ``fptosi (CST to TYPE)``
2900     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2901     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2902     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2903     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2904     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2905 ``uitofp (CST to TYPE)``
2906     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2907     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2908     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2909     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2910     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2911 ``sitofp (CST to TYPE)``
2912     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2913     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2914     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2915     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2916     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2917 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2918     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2919     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2920     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2921     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2922 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2923     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2924     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2925     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2926     This one is *really* dangerous!
2927 ``bitcast (CST to TYPE)``
2928     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2929     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2930     instruction <i_bitcast>`.
2931 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2932     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2933     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2934     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2935 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2936     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2937     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2938     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2939     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2940 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2941     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2942 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2943     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2944 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2945     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2946 ``extractelement (VAL, IDX)``
2947     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2948     constants.
2949 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2950     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2951     constants.
2952 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2953     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2954     constants.
2955 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2956     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2957     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2958     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2959     least one index value must be specified.
2960 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2961     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2962     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2963     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2964     value must be specified.
2965 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2966     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2967     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2968     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2969     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2970     operations on floating point values are allowed).
2971
2972 Other Values
2973 ============
2974
2975 .. _inlineasmexprs:
2976
2977 Inline Assembler Expressions
2978 ----------------------------
2979
2980 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2981 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2982 represents the inline assembler as a template string (containing the
2983 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2984 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2985 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2986 stack conservatively.
2987
2988 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2989 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2990 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2991 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2992 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2993
2994 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2995 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2996 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2997 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2998 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2999 syntax known to LLVM.
3000
3001 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3002 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3003 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3004 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3005 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3006 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3007 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3008 assembly.
3009
3010 An example inline assembler expression is:
3011
3012 .. code-block:: llvm
3013
3014     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3015
3016 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3017 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3018 Thus, typically we have:
3019
3020 .. code-block:: llvm
3021
3022     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3023
3024 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3025 marked as having side effects. This is done through the use of the
3026 '``sideeffect``' keyword, like so:
3027
3028 .. code-block:: llvm
3029
3030     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3031
3032 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3033 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3034 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3035 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3036 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3037 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3038
3039 .. code-block:: llvm
3040
3041     call void asm alignstack "eieio", ""()
3042
3043 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3044 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3045 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3046 the only supported dialects. An example is:
3047
3048 .. code-block:: llvm
3049
3050     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3051
3052 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3053 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3054 keyword last.
3055
3056 Inline Asm Constraint String
3057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3058
3059 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3060 more constraint codes.
3061
3062 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3063 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3064 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3065 second, etc.
3066
3067 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3068 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3069 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3070 clobbers. They cannot be intermingled.
3071
3072 There are also three different categories of constraint codes:
3073
3074 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3075   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3076   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3077 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3078   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3079   modes used by the target.
3080 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3081   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3082   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3083   proper range for the instruction you wish to use it with.
3084
3085 Output constraints
3086 """"""""""""""""""
3087
3088 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3089 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3090 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3091 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3092 below about indirect outputs).
3093
3094 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3095 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3096 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3097 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3098 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3099 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3100 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3101 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3102 output).
3103
3104 Input constraints
3105 """""""""""""""""
3106
3107 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3108 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3109 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3110 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3111 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3112 contain the same value.
3113
3114 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3115 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3116 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3117 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3118 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3119 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3120 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3121 constraint).
3122
3123 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3124 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3125 (even when the other input has the same value).
3126
3127 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3128 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3129
3130 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3131 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3132 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3133 registers, and all of them passed to the inline asm.
3134
3135 However, this feature is often not as useful as you might think.
3136
3137 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3138 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3139 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3140 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3141 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3142 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3143
3144 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3145 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3146 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3147 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3148 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3149 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3150 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3151 use)
3152
3153 Indirect inputs and outputs
3154 """""""""""""""""""""""""""
3155
3156 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3157 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3158 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3159 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3160 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3161 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3162 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3163 memory location, instead of just read from it).
3164
3165 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3166 address of a variable as a value.
3167
3168 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3169 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3170 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3171 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3172 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3173 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3174 optimization passes. I would recommend not using it.)
3175
3176
3177 Clobber constraints
3178 """""""""""""""""""
3179
3180 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3181 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3182 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3183 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3184 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3185 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3186 output.
3187
3188
3189 Constraint Codes
3190 """"""""""""""""
3191 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3192
3193 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3194 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3195 (e.g. "``{eax}``").
3196
3197 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3198 GCC's constraint codes.
3199
3200 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3201 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3202 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3203
3204 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3205 inline asm constraint list:
3206
3207 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3208    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3209    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3210    constraint list.
3211
3212 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3213    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3214    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3215    constraint list will be chosen together.
3216
3217 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3218 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3219 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3220 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3221
3222 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3223 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3224 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3225 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3226 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3227 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3228 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3229 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3230 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3231 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3232 intended.)
3233
3234 Supported Constraint Code List
3235 """"""""""""""""""""""""""""""
3236
3237 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3238 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3239 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3240 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3241
3242 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3243
3244 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3245 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3246   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3247   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3248 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3249   immediate, or a relocatable value.
3250 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3251 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3252 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3253   useful to pass a label for an asm branch or call.
3254
3255   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3256      block without telling llvm about the control transfer???)
3257
3258 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3259
3260 Other constraints are target-specific:
3261
3262 AArch64:
3263
3264 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3265 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3266   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3267 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3268   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3269 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3270   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3271 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3272   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3273 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3274   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3275   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3276   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3277 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3278   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3279 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3280   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3281   well.)
3282 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3283 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3284 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3285
3286 AMDGPU:
3287
3288 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3289 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3290 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3291
3292
3293 All ARM modes:
3294
3295 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3296   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3297
3298 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3299
3300 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3301 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3302 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3303 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3304   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3305   print the inverted value).
3306 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3307   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3308   value).
3309 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3310 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3311 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3312 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3313 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3314   as ``r``.
3315 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3316   invalid.
3317 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3318   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3319 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3320   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3321 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3322   ``s0-s31``.
3323
3324 ARM's Thumb1 mode:
3325
3326 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3327 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3328 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3329   some amount.
3330 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3331 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3332 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3333 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3334 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3335 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3336 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3337 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3338   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3339 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3340   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3341 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3342   ``s0-s31``.
3343
3344
3345 Hexagon:
3346
3347 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3348   at the moment.
3349 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3350
3351 MSP430:
3352
3353 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3354
3355 MIPS:
3356
3357 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3358 - ``J``: An immediate integer zero.
3359 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3360 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3361 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3362 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3363 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3364 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3365   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3366 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3367   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3368   ``m``.
3369 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3370   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3371 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3372 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3373   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3374   argument modifier for compatibility with GCC.
3375 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3376   ``25``).
3377 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3378 - ``x``: Invalid.
3379
3380 NVPTX:
3381
3382 - ``b``: A 1-bit integer register.
3383 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3384 - ``r``: A 32-bit integer register.
3385 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3386 - ``f``: A 32-bit float register.
3387 - ``d``: A 64-bit float register.
3388
3389
3390 PowerPC:
3391
3392 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3393 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3394 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3395 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3396 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3397 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3398 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3399 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3400   constant.
3401 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3402   treated the same as ``m``.
3403 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3404 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3405   ``R1-R31``).
3406 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3407   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3408 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3409   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3410   altivec vector register (``V0-V31``).
3411
3412   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3413      is supposed to only use the altivec vector registers?
3414
3415 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3416 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3417 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3418   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3419 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3420   set.
3421
3422 Sparc:
3423
3424 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3425 - ``r``: A 32-bit integer register.
3426
3427 SystemZ:
3428
3429 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3430 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3431 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3432 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3433 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3434 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3435   ``m``, at the moment.
3436 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3437 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3438   address context evaluates as zero).
3439 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3440   (LLVM-specific)
3441 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3442
3443 X86:
3444
3445 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3446 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3447 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3448 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3449   0xffffffff.
3450 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3451 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3452 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3453 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3454 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3455 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3456 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3457   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3458   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3459 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3460   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3461 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3462 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3463   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3464 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3465 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3466 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3467   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3468   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3469   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3470 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3471 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3472   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3473   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3474   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3475   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3476   statement.
3477
3478 XCore:
3479
3480 - ``r``: A 32-bit integer register.
3481
3482
3483 .. _inline-asm-modifiers:
3484
3485 Asm template argument modifiers
3486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3487
3488 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3489 "``${0:n}``".
3490
3491 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3492 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3493 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3494 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3495
3496 Target-independent:
3497
3498 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3499   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3500 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3501   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3502 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3503   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3504
3505 AArch64:
3506
3507 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3508   instead of ``x30``, print ``w30``.
3509 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3510 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3511   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3512   ``v*``.
3513
3514 AMDGPU:
3515
3516 - ``r``: No effect.
3517
3518 ARM:
3519
3520 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3521   register).
3522 - ``P``: No effect.
3523 - ``q``: No effect.
3524 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3525   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3526 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3527   prefix.
3528 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3529 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3530   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3531 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3532   register of a two-register operand.
3533 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3534   register of a two-register operand.
3535 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3536   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3537   to ``R``.)
3538
3539   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3540      of a two-register operand.
3541
3542 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3543 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3544 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3545   adornment.
3546
3547 Hexagon:
3548
3549 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3550   has been allocated consecutively to the first.
3551
3552   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3553      nothing that ensures that happens, is there?
3554
3555 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3556   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3557
3558 MSP430:
3559
3560 No additional modifiers.
3561
3562 MIPS:
3563
3564 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3565 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3566 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3567 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3568 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3569 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3570   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3571
3572   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3573
3574 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3575   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3576
3577   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3578
3579 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3580   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3581   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3582   ``M``.)
3583 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3584   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3585   constraint.
3586
3587 NVPTX:
3588
3589 - ``r``: No effect.
3590
3591 PowerPC:
3592
3593 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3594   has been allocated consecutively to the first.
3595
3596   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3597      nothing that ensures that happens, is there?
3598
3599 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3600   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3601 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3602   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3603 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3604   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3605   always print nothing)
3606 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3607   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3608
3609 Sparc:
3610
3611 - ``r``: No effect.
3612
3613 SystemZ:
3614
3615 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3616 target-independent modifiers.
3617
3618 X86:
3619
3620 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3621   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3622 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3623 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3624   operand.
3625 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3626   memory operand.
3627 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3628   operand.
3629 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3630   operand.
3631 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3632   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3633 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3634   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3635   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3636   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3637 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3638 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3639   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3640
3641 XCore:
3642
3643 No additional modifiers.
3644
3645
3646 Inline Asm Metadata
3647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3648
3649 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3650 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3651 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3652 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3653 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3654 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3655 it. For example:
3656
3657 .. code-block:: llvm
3658
3659     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3660     ...
3661     !42 = !{ i32 1234567 }
3662
3663 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3664 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3665 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3666 occurs on.
3667
3668 .. _metadata:
3669
3670 Metadata
3671 ========
3672
3673 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3674 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3675 code generator. One example application of metadata is source-level
3676 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3677
3678 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3679 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3680
3681 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3682
3683 .. _metadata-string:
3684
3685 Metadata Nodes and Metadata Strings
3686 -----------------------------------
3687
3688 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3689 contain any character by escaping non-printable characters with
3690 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3691 "``!"test\00"``".
3692
3693 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3694 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3695 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3696 their operand. For example:
3697
3698 .. code-block:: llvm
3699
3700     !{ !"test\00", i32 10}
3701
3702 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3703
3704 .. code-block:: llvm
3705
3706     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3707
3708 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3709 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3710 when metadata operands change.
3711
3712 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3713 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3714 example:
3715
3716 .. code-block:: llvm
3717
3718     !foo = !{!4, !3}
3719
3720 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3721 function is using two metadata arguments:
3722
3723 .. code-block:: llvm
3724
3725     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3726
3727 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3728 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3729
3730 .. code-block:: llvm
3731
3732     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3733
3734 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3735 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3736
3737 .. code-block:: llvm
3738
3739     define void @foo() !dbg !22 {
3740       ret void
3741     }
3742
3743 More information about specific metadata nodes recognized by the
3744 optimizers and code generator is found below.
3745
3746 .. _specialized-metadata:
3747
3748 Specialized Metadata Nodes
3749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3750
3751 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3752 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3753 order.
3754
3755 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3756 metadata nodes are related to debug info.
3757
3758 .. _DICompileUnit:
3759
3760 DICompileUnit
3761 """""""""""""
3762
3763 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3764 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3765 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3766 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3767 references to them from instructions).
3768
3769 .. code-block:: llvm
3770
3771     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3772                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3773                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3774                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3775                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3776
3777 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3778 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3779 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3780 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3781 entities (declarations and namespaces).
3782
3783 .. _DIFile:
3784
3785 DIFile
3786 """"""
3787
3788 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3789
3790 .. code-block:: llvm
3791
3792     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3793
3794 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3795 for ``file:`` fields.
3796
3797 .. _DIBasicType:
3798
3799 DIBasicType
3800 """""""""""
3801
3802 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3803 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3808                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3809     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3810
3811 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3812 following:
3813
3814 .. code-block:: llvm
3815
3816   DW_ATE_address       = 1
3817   DW_ATE_boolean       = 2
3818   DW_ATE_float         = 4
3819   DW_ATE_signed        = 5
3820   DW_ATE_signed_char   = 6
3821   DW_ATE_unsigned      = 7
3822   DW_ATE_unsigned_char = 8
3823
3824 .. _DISubroutineType:
3825
3826 DISubroutineType
3827 """"""""""""""""
3828
3829 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3830 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3831 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3832 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3833
3834 .. code-block:: llvm
3835
3836     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3837     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3838     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3839
3840 .. _DIDerivedType:
3841
3842 DIDerivedType
3843 """""""""""""
3844
3845 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3846 qualified types.
3847
3848 .. code-block:: llvm
3849
3850     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3851                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3852     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3853                         align: 32)
3854
3855 The following ``tag:`` values are valid:
3856
3857 .. code-block:: llvm
3858
3859   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3860   DW_TAG_member             = 13
3861   DW_TAG_pointer_type       = 15
3862   DW_TAG_reference_type     = 16
3863   DW_TAG_typedef            = 22
3864   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3865   DW_TAG_const_type         = 38
3866   DW_TAG_volatile_type      = 53
3867   DW_TAG_restrict_type      = 55
3868
3869 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3870 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3871 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3872 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3873 argument of a subprogram.
3874
3875 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3876
3877 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3878 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3879 ``baseType:``.
3880
3881 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3882
3883 .. _DICompositeType:
3884
3885 DICompositeType
3886 """""""""""""""
3887
3888 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3889 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3890
3891 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3892 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3893 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3894 <metadata-string>` that matches their identifier.
3895
3896 .. code-block:: llvm
3897
3898     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3899     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3900     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3901     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3902                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3903                           elements: !{!0, !1, !2})
3904
3905 The following ``tag:`` values are valid:
3906
3907 .. code-block:: llvm
3908
3909   DW_TAG_array_type       = 1
3910   DW_TAG_class_type       = 2
3911   DW_TAG_enumeration_type = 4
3912   DW_TAG_structure_type   = 19
3913   DW_TAG_union_type       = 23
3914   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3915   DW_TAG_inheritance      = 28
3916
3917
3918 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3919 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3920 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3921 array type is a native packed vector.
3922
3923 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3924 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3925 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3926 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3927
3928 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3929 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3930 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3931
3932 .. _DISubrange:
3933
3934 DISubrange
3935 """"""""""
3936
3937 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3938 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3939
3940 .. code-block:: llvm
3941
3942     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3943     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3944     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3945
3946 .. _DIEnumerator:
3947
3948 DIEnumerator
3949 """"""""""""
3950
3951 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3952 variants of :ref:`DICompositeType`.
3953
3954 .. code-block:: llvm
3955
3956     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3957     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3958     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3959
3960 DITemplateTypeParameter
3961 """""""""""""""""""""""
3962
3963 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3964 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3965 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3966
3967 .. code-block:: llvm
3968
3969     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3970
3971 DITemplateValueParameter
3972 """"""""""""""""""""""""
3973
3974 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3975 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3976 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3977 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3978 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3979
3980 .. code-block:: llvm
3981
3982     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3983
3984 DINamespace
3985 """""""""""
3986
3987 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3992
3993 DIGlobalVariable
3994 """"""""""""""""
3995
3996 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3997
3998 .. code-block:: llvm
3999
4000     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4001                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4002                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4003                            declaration: !4)
4004
4005 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4006 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4007
4008 .. _DISubprogram:
4009
4010 DISubprogram
4011 """"""""""""
4012
4013 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4014 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4015 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4016 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4017 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4018
4019 .. code-block:: llvm
4020
4021     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4022       ...
4023     }
4024
4025     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4026                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4027                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4028                                 containingType: !4,
4029                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4030                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4031                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4032                                 declaration: !6, variables: !7)
4033
4034 .. _DILexicalBlock:
4035
4036 DILexicalBlock
4037 """"""""""""""
4038
4039 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4040 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4041 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4042 fields.
4043
4044 .. code-block:: llvm
4045
4046     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4047
4048 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4049 operands.
4050
4051 .. _DILexicalBlockFile:
4052
4053 DILexicalBlockFile
4054 """"""""""""""""""
4055
4056 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4057 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4058 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4059 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4060
4061 .. code-block:: llvm
4062
4063     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4064     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4065     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4066
4067 .. _DILocation:
4068
4069 DILocation
4070 """"""""""
4071
4072 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4073 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4074 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4075
4076 .. code-block:: llvm
4077
4078     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4079
4080 .. _DILocalVariable:
4081
4082 DILocalVariable
4083 """""""""""""""
4084
4085 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4086 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4087 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4088 :ref:`DISubprogram`.
4089
4090 .. code-block:: llvm
4091
4092     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4093                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4094     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4095                           type: !3)
4096     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4097
4098 DIExpression
4099 """"""""""""
4100
4101 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4102 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4103 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4104 variable.
4105
4106 The current supported vocabulary is limited:
4107
4108 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4109 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4110 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4111   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4112
4113 .. code-block:: llvm
4114
4115     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4116     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4117     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4118     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4119
4120 DIObjCProperty
4121 """"""""""""""
4122
4123 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4128                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4129
4130 DIImportedEntity
4131 """"""""""""""""
4132
4133 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4134 compile unit.
4135
4136 .. code-block:: llvm
4137
4138    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4139                           entity: !1, line: 7)
4140
4141 DIMacro
4142 """""""
4143
4144 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4145 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4146 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4147 used to expand the macro identifier.
4148
4149 .. code-block:: llvm
4150
4151    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4152                  value: "((x) + 1)")
4153    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4154
4155 DIMacroFile
4156 """""""""""
4157
4158 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4159 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4160 appear in the included source file.
4161
4162 .. code-block:: llvm
4163
4164    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4165                      nodes: !3)
4166
4167 '``tbaa``' Metadata
4168 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4169
4170 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4171 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4172 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4173 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4174 custom alias analysis behavior for other languages.
4175
4176 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4177 to three fields, e.g.:
4178
4179 .. code-block:: llvm
4180
4181     !0 = !{ !"an example type tree" }
4182     !1 = !{ !"int", !0 }
4183     !2 = !{ !"float", !0 }
4184     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4185
4186 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4187 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4188 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4189 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4190 common names.
4191
4192 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4193 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4194 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4195 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4196 from multiple front-ends is handled conservatively.
4197
4198 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4199 indicates that the type is "constant" (meaning
4200 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4201 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4202
4203 '``tbaa.struct``' Metadata
4204 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4205
4206 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4207 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4208 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4209 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4210 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4211 of the aggregate.
4212
4213 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4214 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4215
4216 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4217 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4218 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4219 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4220 its tbaa tag. e.g.:
4221
4222 .. code-block:: llvm
4223
4224     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4225
4226 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4227 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4228 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4229
4230 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4231 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4232 does not carry useful data and need not be preserved.
4233
4234 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4235 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4236
4237 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4238 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4239 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4240 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4241 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4242 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4243 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4244 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4245 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4246 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4247 alias.
4248
4249 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4250 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4251 string then it can be combined across functions and translation units. A
4252 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4253 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4254
4255 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4256 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4257 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4258 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4259 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4260 optionally be provided as a third list entry.
4261
4262 For example,
4263
4264 .. code-block:: llvm
4265
4266     ; Two scope domains:
4267     !0 = !{!0}
4268     !1 = !{!1}
4269
4270     ; Some scopes in these domains:
4271     !2 = !{!2, !0}
4272     !3 = !{!3, !0}
4273     !4 = !{!4, !1}
4274
4275     ; Some scope lists:
4276     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4277     !6 = !{!4, !3, !2}
4278     !7 = !{!3}
4279
4280     ; These two instructions don't alias:
4281     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4282     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4283
4284     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4285     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4286     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4287     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4288
4289     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4290     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4291     ; !alias.scope list):
4292     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4293     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4294
4295 '``fpmath``' Metadata
4296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4297
4298 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4299 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4300 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4301 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4302 it. ULP is defined as follows:
4303
4304     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4305     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4306     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4307     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4308     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4309
4310 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4311 number representing the maximum relative error, for example:
4312
4313 .. code-block:: llvm
4314
4315     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4316
4317 .. _range-metadata:
4318
4319 '``range``' Metadata
4320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4321
4322 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4323 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4324 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4325 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4326 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4327 pair. Each pair has the following properties:
4328
4329 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4330 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4331 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4332 -  The range is allowed to wrap.
4333 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4334    ``a!=b``.
4335
4336 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4337 they must be non-contiguous.
4338
4339 Examples:
4340
4341 .. code-block:: llvm
4342
4343       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4344       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4345       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4346       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4347              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4348     ...
4349     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4350     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4351     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4352     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4353
4354 '``unpredictable``' Metadata
4355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4356
4357 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4358 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4359 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4360 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4361 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4362 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4363
4364 '``llvm.loop``'
4365 ^^^^^^^^^^^^^^^
4366
4367 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4368 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4369 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4370 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4371 specified with the name ``llvm.loop``.
4372
4373 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4374 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4375 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4376 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4377 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4378 constructs:
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382     !0 = !{!0}
4383     !1 = !{!1}
4384
4385 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4386 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4387 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4388 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4389
4390 .. code-block:: llvm
4391
4392       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4393     ...
4394     !0 = !{!0, !1}
4395     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4396
4397 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4399
4400 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4401 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4402 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4403 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4404 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4405 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4406 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4407 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4408 in determining the safety of these transformations.
4409
4410 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4412
4413 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4414 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4415 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4416 example:
4417
4418 .. code-block:: llvm
4419
4420    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4421
4422 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4423 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4424 then the interleave count will be determined automatically.
4425
4426 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4428
4429 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4430 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4431 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4432 0 disables vectorization:
4433
4434 .. code-block:: llvm
4435
4436    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4437    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4438
4439 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4440 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4441
4442 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4443 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4444 operand is an integer specifying the width. For example:
4445
4446 .. code-block:: llvm
4447
4448    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4449
4450 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4451 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4452 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4453 determined automatically.
4454
4455 '``llvm.loop.unroll``'
4456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4457
4458 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4459 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4460 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4461 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4462 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4463 optimizer believes it is safe to do so.
4464
4465 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4467
4468 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4469 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4470 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4471 example:
4472
4473 .. code-block:: llvm
4474
4475    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4476
4477 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4478 will be partially unrolled.
4479
4480 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4482
4483 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4484 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4485
4486 .. code-block:: llvm
4487
4488    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4489
4490 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4492
4493 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4494 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4495
4496 .. code-block:: llvm
4497
4498    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4499
4500 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4501 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4502
4503 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4504 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4505 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4506 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4507
4508 .. code-block:: llvm
4509
4510    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4511
4512 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4514
4515 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4516 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4517 For example:
4518
4519 .. code-block:: llvm
4520
4521    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4522
4523 '``llvm.mem``'
4524 ^^^^^^^^^^^^^^^
4525
4526 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4527 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4528
4529 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4531
4532 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4533 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4534 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4535 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4536 with the same loop identifier.
4537
4538 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4539 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4540 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4541 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4542 ``L2``.
4543
4544 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4545 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4546 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4547 loop.
4548
4549 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4550 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4551 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4552 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4553 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4554 insert new memory instructions into the loop body).
4555
4556 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4557 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4558 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4559
4560 .. code-block:: llvm
4561
4562    for.body:
4563      ...
4564      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4565      ...
4566      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4567      ...
4568      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4569
4570    for.end:
4571    ...
4572    !0 = !{!0}
4573
4574 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4575 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4576 the loop identifier metadata node directly:
4577
4578 .. code-block:: llvm
4579
4580    outer.for.body:
4581      ...
4582      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4583      ...
4584      br label %inner.for.body
4585
4586    inner.for.body:
4587      ...
4588      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4589      ...
4590      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4591      ...
4592      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4593
4594    inner.for.end:
4595      ...
4596      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4597      ...
4598      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4599
4600    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4601    ...
4602    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4603    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4604    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4605
4606 '``llvm.bitsets``'
4607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4608
4609 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4610 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4611
4612 '``invariant.group``' Metadata
4613 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4614
4615 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4616 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4617 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4618 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4619 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4620 when two pointers are considered the same).
4621
4622 Examples:
4623
4624 .. code-block:: llvm
4625
4626    @unknownPtr = external global i8
4627    ...
4628    %ptr = alloca i8
4629    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4630    call void @foo(i8* %ptr)
4631    
4632    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4633    call void @foo(i8* %ptr)
4634    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4635   
4636    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4637    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4638    
4639    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4640    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4641    
4642    call void @foo(i8* %ptr)
4643    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4644    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4645    
4646    ...
4647    declare void @foo(i8*)
4648    declare i8* @getPointer(i8*)
4649    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4650    
4651    !0 = !{!"magic ptr"}
4652    !1 = !{!"other ptr"}
4653
4654
4655
4656 Module Flags Metadata
4657 =====================
4658
4659 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4660 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4661 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4662 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4663 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4664 look it up.
4665
4666 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4667 Each triplet has the following form:
4668
4669 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4670    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4671    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4672    described below.
4673 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4674    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4675    including entries with the **Require** behavior).
4676 -  The third element is the value of the flag.
4677
4678 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4679 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4680 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4681 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4682 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4683 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4684
4685 The following behaviors are supported:
4686
4687 .. list-table::
4688    :header-rows: 1
4689    :widths: 10 90
4690
4691    * - Value
4692      - Behavior
4693
4694    * - 1
4695      - **Error**
4696            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4697            is that of the operands.
4698
4699    * - 2
4700      - **Warning**
4701            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4702            operand for the flag from the first module being linked.
4703
4704    * - 3
4705      - **Require**
4706            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4707            specified value after linking is performed. The value must be a
4708            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4709            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4710            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4711            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4712            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4713
4714    * - 4
4715      - **Override**
4716            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4717            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4718            differ, an error will be emitted.
4719
4720    * - 5
4721      - **Append**
4722            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4723
4724    * - 6
4725      - **AppendUnique**
4726            Appends the two values, which are required to be metadata
4727            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4728            during the append operation.
4729
4730 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4731 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4732 value) or **Override**.
4733
4734 An example of module flags:
4735
4736 .. code-block:: llvm
4737
4738     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4739     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4740     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4741     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4742       !{
4743         !"foo", i32 1
4744       }
4745     }
4746     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4747
4748 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4749    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4750    values are not equal.
4751
4752 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4753    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4754    '37'.
4755
4756 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4757    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4758    warning if their values are not equal.
4759
4760 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4761
4762    ::
4763
4764        !{ !"foo", i32 1 }
4765
4766    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4767    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4768    performed.
4769
4770 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4771 ----------------------------------------------------
4772
4773 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4774 collection in a special section called "image info". The metadata
4775 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4776 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4777 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4778 be merged rather than appended together.
4779
4780 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4781 following key-value pairs:
4782
4783 .. list-table::
4784    :header-rows: 1
4785    :widths: 30 70
4786
4787    * - Key
4788      - Value
4789
4790    * - ``Objective-C Version``
4791      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4792
4793    * - ``Objective-C Image Info Version``
4794      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4795        always 0.
4796
4797    * - ``Objective-C Image Info Section``
4798      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4799        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4800        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4801        Objective-C ABI version 2.
4802
4803    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4804      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4805        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4806        collection supported.
4807
4808    * - ``Objective-C GC Only``
4809      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4810        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4811        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4812
4813 Some important flag interactions:
4814
4815 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4816    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4817    2, then the resulting module has the
4818    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4819 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4820    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4821
4822 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4823 --------------------------------------------
4824
4825 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4826 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4827 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4828 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4829
4830 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4831 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4832 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4833 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4834 list of metadata strings defining linker options.
4835
4836 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4837 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4838 framework::
4839
4840     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4841        !{
4842           !{ !"-lz" },
4843           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4844     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4845
4846 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4847 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4848 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4849 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4850 assembly writer or object file emitter.
4851
4852 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4853 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4854 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4855
4856 C type width Module Flags Metadata
4857 ----------------------------------
4858
4859 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4860 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4861 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4862 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4863 width.
4864
4865 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4866 flags metadata, using the following key-value pairs:
4867
4868 .. list-table::
4869    :header-rows: 1
4870    :widths: 30 70
4871
4872    * - Key
4873      - Value
4874
4875    * - short_wchar
4876      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4877        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4878
4879    * - short_enum
4880      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4881        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4882          represent all of its values.
4883
4884 For example, the following metadata section specifies that the module was
4885 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4886 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4887
4888     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4889     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4890     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4891
4892 .. _intrinsicglobalvariables:
4893
4894 Intrinsic Global Variables
4895 ==========================
4896
4897 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4898 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4899 All globals of this sort should have a section specified as
4900 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4901 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4902
4903 .. _gv_llvmused:
4904
4905 The '``llvm.used``' Global Variable
4906 -----------------------------------
4907
4908 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4909 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4910 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4911 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4912 use of it is:
4913
4914 .. code-block:: llvm
4915
4916     @X = global i8 4
4917     @Y = global i32 123
4918
4919     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4920        i8* @X,
4921        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4922     ], section "llvm.metadata"
4923
4924 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4925 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4926 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4927 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4928 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4929 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4930 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4931
4932 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4933 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4934 molesting the symbol.
4935
4936 .. _gv_llvmcompilerused:
4937
4938 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4939 --------------------------------------------
4940
4941 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4942 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4943 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4944 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4945 by ``@llvm.used``.
4946
4947 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4948 and should not be exposed to source languages.
4949
4950 .. _gv_llvmglobalctors:
4951
4952 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4953 -------------------------------------------
4954
4955 .. code-block:: llvm
4956
4957     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4958     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4959
4960 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4961 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4962 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4963 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4964 functions with the same priority is not defined.
4965
4966 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4967 or function, the initializer function will only run if the associated
4968 data from the current module is not discarded.
4969
4970 .. _llvmglobaldtors:
4971
4972 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4973 -------------------------------------------
4974
4975 .. code-block:: llvm
4976
4977     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4978     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4979
4980 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4981 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4982 The functions referenced by this array will be called in descending
4983 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4984 order of functions with the same priority is not defined.
4985
4986 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4987 or function, the destructor function will only run if the associated
4988 data from the current module is not discarded.
4989
4990 Instruction Reference
4991 =====================
4992
4993 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4994 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4995 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4996 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4997 :ref:`other instructions <otherops>`.
4998
4999 .. _terminators:
5000
5001 Terminator Instructions
5002 -----------------------
5003
5004 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
5005 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
5006 block should be executed after the current block is finished. These
5007 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
5008 control flow, not values (the one exception being the
5009 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5010
5011 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5012 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5013 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5014 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5015 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5016 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5017 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5018
5019 .. _i_ret:
5020
5021 '``ret``' Instruction
5022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5023
5024 Syntax:
5025 """""""
5026
5027 ::
5028
5029       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5030       ret void                 ; Return from void function
5031
5032 Overview:
5033 """""""""
5034
5035 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5036 a value) from a function back to the caller.
5037
5038 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5039 value and then causes control flow, and one that just causes control
5040 flow to occur.
5041
5042 Arguments:
5043 """"""""""
5044
5045 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5046 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5047 class <t_firstclass>`' type.
5048
5049 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5050 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5051 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5052 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5053 value.
5054
5055 Semantics:
5056 """"""""""
5057
5058 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5059 the calling function's context. If the caller is a
5060 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5061 instruction after the call. If the caller was an
5062 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5063 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5064 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5065 value.
5066
5067 Example:
5068 """"""""
5069
5070 .. code-block:: llvm
5071
5072       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5073       ret void                        ; Return from a void function
5074       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5075
5076 .. _i_br:
5077
5078 '``br``' Instruction
5079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5080
5081 Syntax:
5082 """""""
5083
5084 ::
5085
5086       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5087       br label <dest>          ; Unconditional branch
5088
5089 Overview:
5090 """""""""
5091
5092 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5093 different basic block in the current function. There are two forms of
5094 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5095 unconditional branch.
5096
5097 Arguments:
5098 """"""""""
5099
5100 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5101 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5102 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5103
5104 Semantics:
5105 """"""""""
5106
5107 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5108 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5109 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5110 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5111
5112 Example:
5113 """"""""
5114
5115 .. code-block:: llvm
5116
5117     Test:
5118       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5119       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5120     IfEqual:
5121       ret i32 1
5122     IfUnequal:
5123       ret i32 0
5124
5125 .. _i_switch:
5126
5127 '``switch``' Instruction
5128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5129
5130 Syntax:
5131 """""""
5132
5133 ::
5134
5135       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5136
5137 Overview:
5138 """""""""
5139
5140 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5141 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5142 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5143 destinations.
5144
5145 Arguments:
5146 """"""""""
5147
5148 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5149 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5150 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5151 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5152
5153 Semantics:
5154 """"""""""
5155
5156 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5157 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5158 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5159 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5160 to the default destination.
5161
5162 Implementation:
5163 """""""""""""""
5164
5165 Depending on properties of the target machine and the particular
5166 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5167 different ways. For example, it could be generated as a series of
5168 chained conditional branches or with a lookup table.
5169
5170 Example:
5171 """"""""
5172
5173 .. code-block:: llvm
5174
5175      ; Emulate a conditional br instruction
5176      %Val = zext i1 %value to i32
5177      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5178
5179      ; Emulate an unconditional br instruction
5180      switch i32 0, label %dest [ ]
5181
5182      ; Implement a jump table:
5183      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5184                                          i32 1, label %onone
5185                                          i32 2, label %ontwo ]
5186
5187 .. _i_indirectbr:
5188
5189 '``indirectbr``' Instruction
5190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5191
5192 Syntax:
5193 """""""
5194
5195 ::
5196
5197       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5198
5199 Overview:
5200 """""""""
5201
5202 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5203 label within the current function, whose address is specified by
5204 "``address``". Address must be derived from a
5205 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5206
5207 Arguments:
5208 """"""""""
5209
5210 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5211 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5212 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5213 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5214
5215 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5216 accurate understanding of the CFG.
5217
5218 Semantics:
5219 """"""""""
5220
5221 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5222 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5223 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5224 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5225
5226 Implementation:
5227 """""""""""""""
5228
5229 This is typically implemented with a jump through a register.
5230
5231 Example:
5232 """"""""
5233
5234 .. code-block:: llvm
5235
5236      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5237
5238 .. _i_invoke:
5239
5240 '``invoke``' Instruction
5241 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5242
5243 Syntax:
5244 """""""
5245
5246 ::
5247
5248       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5249                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5250
5251 Overview:
5252 """""""""
5253
5254 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5255 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5256 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5257 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5258 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5259 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5260 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5261 nearest "exception" label.
5262
5263 The '``exception``' label is a `landing
5264 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5265 '``exception``' label is required to have the
5266 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5267 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5268 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5269 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5270 instruction, so that the important information contained within the
5271 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5272
5273 Arguments:
5274 """"""""""
5275
5276 This instruction requires several arguments:
5277
5278 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5279    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5280    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5281 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5282    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5283    are valid here.
5284 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5285    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5286    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5287    branching off an arbitrary pointer to function value.
5288 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5289    function to be invoked.
5290 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5291    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5292    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5293    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5294    extra arguments can be specified.
5295 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5296    executes a '``ret``' instruction.
5297 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5298    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5299    mechanism.
5300 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5301    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5302    attributes are valid here.
5303 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5304
5305 Semantics:
5306 """"""""""
5307
5308 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5309 instruction in most regards. The primary difference is that it
5310 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5311 library to unwind the stack.
5312
5313 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5314 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5315 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5316 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5317
5318 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5319 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5320 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5321 return value is available.
5322
5323 Example:
5324 """"""""
5325
5326 .. code-block:: llvm
5327
5328       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5329                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5330       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5331                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5332
5333 .. _i_resume:
5334
5335 '``resume``' Instruction
5336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5337
5338 Syntax:
5339 """""""
5340
5341 ::
5342
5343       resume <type> <value>
5344
5345 Overview:
5346 """""""""
5347
5348 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5349 successors.
5350
5351 Arguments:
5352 """"""""""
5353
5354 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5355 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5356 function.
5357
5358 Semantics:
5359 """"""""""
5360
5361 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5362 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5363 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5364
5365 Example:
5366 """"""""
5367
5368 .. code-block:: llvm
5369
5370       resume { i8*, i32 } %exn
5371
5372 .. _i_catchswitch:
5373
5374 '``catchswitch``' Instruction
5375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5376
5377 Syntax:
5378 """""""
5379
5380 ::
5381
5382       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
5383       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
5384
5385 Overview:
5386 """""""""
5387
5388 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
5389 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
5390 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
5391
5392 Arguments:
5393 """"""""""
5394
5395 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
5396 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
5397 this operand may be the token ``none``.
5398
5399 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with a
5400 "pad" instruction, one of ``cleanuppad`` or ``catchswitch``.
5401
5402 The ``handlers`` are a list of successor blocks that each begin with a
5403 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5404
5405 Semantics:
5406 """"""""""
5407
5408 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
5409 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
5410 present.
5411
5412 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
5413 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
5414 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
5415
5416 Example:
5417 """"""""
5418
5419 .. code-block:: llvm
5420
5421     dispatch1:
5422       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
5423     dispatch2:
5424       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
5425
5426 .. _i_catchpad:
5427
5428 '``catchpad``' Instruction
5429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5430
5431 Syntax:
5432 """""""
5433
5434 ::
5435
5436       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
5437
5438 Overview:
5439 """""""""
5440
5441 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5442 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5443 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
5444 control to catch an exception.
5445
5446 Arguments:
5447 """"""""""
5448
5449 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
5450 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
5451 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
5452 terminates in a ``catchswitch``.
5453
5454 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
5455 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
5456 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
5457 the exception.
5458
5459 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
5460 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
5461 pads.
5462
5463 Semantics:
5464 """"""""""
5465
5466 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
5467 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
5468 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
5469 entirely target and personality function-specific.
5470
5471 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
5472 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
5473
5474 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
5475 instructions is described in the
5476 `Windows exception handling documentation <ExceptionHandling.html#wineh>`.
5477
5478 Executing a ``catchpad`` instruction constitutes "entering" that pad.
5479 The pad may then be "exited" in one of three ways:
5480
5481 1)  explicitly via a ``catchret`` that consumes it.  Executing such a ``catchret``
5482     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
5483     exited.
5484 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
5485     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
5486 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
5487     the ``catchpad``.  When the ``catchpad`` is exited in this manner, it is
5488     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
5489     ancestor of the ``catchpad`` being exited.
5490
5491 Example:
5492 """"""""
5493
5494 .. code-block:: llvm
5495
5496     dispatch:
5497       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
5498       ;; A catch block which can catch an integer.
5499     handler0:
5500       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
5501
5502 .. _i_catchret:
5503
5504 '``catchret``' Instruction
5505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5506
5507 Syntax:
5508 """""""
5509
5510 ::
5511
5512       catchret from <token> to label <normal>
5513
5514 Overview:
5515 """""""""
5516
5517 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5518 single successor.
5519
5520
5521 Arguments:
5522 """"""""""
5523
5524 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5525 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5526 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5527 transfer to next.
5528
5529 Semantics:
5530 """"""""""
5531
5532 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
5533 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
5534 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
5535 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
5536 ``normal``.
5537
5538 The ``token`` argument must be a token produced by a dominating ``catchpad``
5539 instruction. The ``catchret`` destroys the physical frame established by
5540 ``catchpad``, so executing multiple returns on the same token without
5541 re-executing the ``catchpad`` will result in undefined behavior.
5542 See :ref:`catchpad <i_catchpad>` for more details.
5543
5544 Example:
5545 """"""""
5546
5547 .. code-block:: llvm
5548
5549       catchret from %catch label %continue
5550
5551 .. _i_cleanupret:
5552
5553 '``cleanupret``' Instruction
5554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5555
5556 Syntax:
5557 """""""
5558
5559 ::
5560
5561       cleanupret from <value> unwind label <continue>
5562       cleanupret from <value> unwind to caller
5563
5564 Overview:
5565 """""""""
5566
5567 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5568 an optional successor.
5569
5570
5571 Arguments:
5572 """"""""""
5573
5574 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5575 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5576 It also has an optional successor, ``continue``.
5577
5578 Semantics:
5579 """"""""""
5580
5581 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5582 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5583 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5584 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5585
5586 The unwind destination ``continue``, if present, must be an EH pad
5587 whose parent is either ``none`` or an ancestor of the ``cleanuppad``
5588 being returned from.  This constitutes an exceptional exit from all
5589 ancestors of the completed ``cleanuppad``, up to but not including
5590 the parent of ``continue``.
5591 See :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` for more details.
5592
5593 Example:
5594 """"""""
5595
5596 .. code-block:: llvm
5597
5598       cleanupret from %cleanup unwind to caller
5599       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
5600
5601 .. _i_unreachable:
5602
5603 '``unreachable``' Instruction
5604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5605
5606 Syntax:
5607 """""""
5608
5609 ::
5610
5611       unreachable
5612
5613 Overview:
5614 """""""""
5615
5616 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5617 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5618 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5619 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5620
5621 Semantics:
5622 """"""""""
5623
5624 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5625
5626 .. _binaryops:
5627
5628 Binary Operations
5629 -----------------
5630
5631 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5632 They require two operands of the same type, execute an operation on
5633 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5634 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5635 result value has the same type as its operands.
5636
5637 There are several different binary operators:
5638
5639 .. _i_add:
5640
5641 '``add``' Instruction
5642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5643
5644 Syntax:
5645 """""""
5646
5647 ::
5648
5649       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5650       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5651       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5652       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5653
5654 Overview:
5655 """""""""
5656
5657 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5658
5659 Arguments:
5660 """"""""""
5661
5662 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5663 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5664 arguments must have identical types.
5665
5666 Semantics:
5667 """"""""""
5668
5669 The value produced is the integer sum of the two operands.
5670
5671 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5672 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5673 the result.
5674
5675 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5676 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5677
5678 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5679 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5680 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5681 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5682
5683 Example:
5684 """"""""
5685
5686 .. code-block:: llvm
5687
5688       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5689
5690 .. _i_fadd:
5691
5692 '``fadd``' Instruction
5693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5694
5695 Syntax:
5696 """""""
5697
5698 ::
5699
5700       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5701
5702 Overview:
5703 """""""""
5704
5705 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5706
5707 Arguments:
5708 """"""""""
5709
5710 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5711 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5712 Both arguments must have identical types.
5713
5714 Semantics:
5715 """"""""""
5716
5717 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5718 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5719 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5720 optimizations:
5721
5722 Example:
5723 """"""""
5724
5725 .. code-block:: llvm
5726
5727       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5728
5729 '``sub``' Instruction
5730 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5731
5732 Syntax:
5733 """""""
5734
5735 ::
5736
5737       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5738       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5739       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5740       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5741
5742 Overview:
5743 """""""""
5744
5745 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5746
5747 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5748 instruction present in most other intermediate representations.
5749
5750 Arguments:
5751 """"""""""
5752
5753 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5754 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5755 arguments must have identical types.
5756
5757 Semantics:
5758 """"""""""
5759
5760 The value produced is the integer difference of the two operands.
5761
5762 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5763 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5764 the result.
5765
5766 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5767 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5768
5769 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5770 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5771 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5772 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5773
5774 Example:
5775 """"""""
5776
5777 .. code-block:: llvm
5778
5779       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5780       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5781
5782 .. _i_fsub:
5783
5784 '``fsub``' Instruction
5785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5786
5787 Syntax:
5788 """""""
5789
5790 ::
5791
5792       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5793
5794 Overview:
5795 """""""""
5796
5797 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5798
5799 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5800 instruction present in most other intermediate representations.
5801
5802 Arguments:
5803 """"""""""
5804
5805 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5806 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5807 Both arguments must have identical types.
5808
5809 Semantics:
5810 """"""""""
5811
5812 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5813 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5814 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5815 unsafe floating point optimizations:
5816
5817 Example:
5818 """"""""
5819
5820 .. code-block:: llvm
5821
5822       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5823       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5824
5825 '``mul``' Instruction
5826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5827
5828 Syntax:
5829 """""""
5830
5831 ::
5832
5833       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5834       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5835       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5836       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5837
5838 Overview:
5839 """""""""
5840
5841 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5842
5843 Arguments:
5844 """"""""""
5845
5846 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5847 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5848 arguments must have identical types.
5849
5850 Semantics:
5851 """"""""""
5852
5853 The value produced is the integer product of the two operands.
5854
5855 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5856 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5857 bit width of the result.
5858
5859 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5860 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5861 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5862 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5863 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5864 product.
5865
5866 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5867 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5868 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5869 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5870
5871 Example:
5872 """"""""
5873
5874 .. code-block:: llvm
5875
5876       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5877
5878 .. _i_fmul:
5879
5880 '``fmul``' Instruction
5881 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5882
5883 Syntax:
5884 """""""
5885
5886 ::
5887
5888       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5889
5890 Overview:
5891 """""""""
5892
5893 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5894
5895 Arguments:
5896 """"""""""
5897
5898 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5899 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5900 Both arguments must have identical types.
5901
5902 Semantics:
5903 """"""""""
5904
5905 The value produced is the floating point product of the two operands.
5906 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5907 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5908 unsafe floating point optimizations:
5909
5910 Example:
5911 """"""""
5912
5913 .. code-block:: llvm
5914
5915       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5916
5917 '``udiv``' Instruction
5918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5919
5920 Syntax:
5921 """""""
5922
5923 ::
5924
5925       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5926       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5927
5928 Overview:
5929 """""""""
5930
5931 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5932
5933 Arguments:
5934 """"""""""
5935
5936 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5937 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5938 arguments must have identical types.
5939
5940 Semantics:
5941 """"""""""
5942
5943 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5944
5945 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5946 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5947
5948 Division by zero leads to undefined behavior.
5949
5950 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5951 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5952 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5953
5954 Example:
5955 """"""""
5956
5957 .. code-block:: llvm
5958
5959       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5960
5961 '``sdiv``' Instruction
5962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5963
5964 Syntax:
5965 """""""
5966
5967 ::
5968
5969       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5970       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5971
5972 Overview:
5973 """""""""
5974
5975 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5976
5977 Arguments:
5978 """"""""""
5979
5980 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5981 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5982 arguments must have identical types.
5983
5984 Semantics:
5985 """"""""""
5986
5987 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5988 rounded towards zero.
5989
5990 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5991 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5992
5993 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5994 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5995 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5996
5997 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5998 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5999
6000 Example:
6001 """"""""
6002
6003 .. code-block:: llvm
6004
6005       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
6006
6007 .. _i_fdiv:
6008
6009 '``fdiv``' Instruction
6010 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6011
6012 Syntax:
6013 """""""
6014
6015 ::
6016
6017       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6018
6019 Overview:
6020 """""""""
6021
6022 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6023
6024 Arguments:
6025 """"""""""
6026
6027 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6028 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6029 Both arguments must have identical types.
6030
6031 Semantics:
6032 """"""""""
6033
6034 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6035 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6036 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6037 unsafe floating point optimizations:
6038
6039 Example:
6040 """"""""
6041
6042 .. code-block:: llvm
6043
6044       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6045
6046 '``urem``' Instruction
6047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6048
6049 Syntax:
6050 """""""
6051
6052 ::
6053
6054       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6055
6056 Overview:
6057 """""""""
6058
6059 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6060 division of its two arguments.
6061
6062 Arguments:
6063 """"""""""
6064
6065 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6066 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6067 arguments must have identical types.
6068
6069 Semantics:
6070 """"""""""
6071
6072 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6073 This instruction always performs an unsigned division to get the
6074 remainder.
6075
6076 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6077 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6078
6079 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6080
6081 Example:
6082 """"""""
6083
6084 .. code-block:: llvm
6085
6086       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6087
6088 '``srem``' Instruction
6089 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6090
6091 Syntax:
6092 """""""
6093
6094 ::
6095
6096       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6097
6098 Overview:
6099 """""""""
6100
6101 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6102 division of its two operands. This instruction can also take
6103 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6104 must be integers.
6105
6106 Arguments:
6107 """"""""""
6108
6109 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6110 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6111 arguments must have identical types.
6112
6113 Semantics:
6114 """"""""""
6115
6116 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6117 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6118 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6119 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6120 difference, see `The Math
6121 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6122 table of how this is implemented in various languages, please see
6123 `Wikipedia: modulo
6124 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6125
6126 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6127 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6128
6129 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6130 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6131 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6132 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6133 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6134 result of the division and the remainder.)
6135
6136 Example:
6137 """"""""
6138
6139 .. code-block:: llvm
6140
6141       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6142
6143 .. _i_frem:
6144
6145 '``frem``' Instruction
6146 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6147
6148 Syntax:
6149 """""""
6150
6151 ::
6152
6153       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6154
6155 Overview:
6156 """""""""
6157
6158 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6159 its two operands.
6160
6161 Arguments:
6162 """"""""""
6163
6164 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6165 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6166 Both arguments must have identical types.
6167
6168 Semantics:
6169 """"""""""
6170
6171 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6172 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6173 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6174 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6175
6176 Example:
6177 """"""""
6178
6179 .. code-block:: llvm
6180
6181       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6182
6183 .. _bitwiseops:
6184
6185 Bitwise Binary Operations
6186 -------------------------
6187
6188 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6189 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6190 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6191 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6192 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6193
6194 '``shl``' Instruction
6195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6196
6197 Syntax:
6198 """""""
6199
6200 ::
6201
6202       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6203       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6204       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6205       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6206
6207 Overview:
6208 """""""""
6209
6210 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6211 a specified number of bits.
6212
6213 Arguments:
6214 """"""""""
6215
6216 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6217 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6218 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6219
6220 Semantics:
6221 """"""""""
6222
6223 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6224 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6225 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6226 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6227 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6228 in ``op2``.
6229
6230 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6231 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6232 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6233 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6234 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6235 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6236 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6237
6238 Example:
6239 """"""""
6240
6241 .. code-block:: llvm
6242
6243       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6244       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6245       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6246       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6247       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6248
6249 '``lshr``' Instruction
6250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6251
6252 Syntax:
6253 """""""
6254
6255 ::
6256
6257       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6258       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6259
6260 Overview:
6261 """""""""
6262
6263 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6264 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6265
6266 Arguments:
6267 """"""""""
6268
6269 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6270 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6271 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6272
6273 Semantics:
6274 """"""""""
6275
6276 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6277 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6278 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6279 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6280 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6281 corresponding shift amount in ``op2``.
6282
6283 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6284 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6285 non-zero.
6286
6287 Example:
6288 """"""""
6289
6290 .. code-block:: llvm
6291
6292       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6293       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6294       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6295       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6296       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6297       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6298
6299 '``ashr``' Instruction
6300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6301
6302 Syntax:
6303 """""""
6304
6305 ::
6306
6307       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6308       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6309
6310 Overview:
6311 """""""""
6312
6313 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6314 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6315 extension.
6316
6317 Arguments:
6318 """"""""""
6319
6320 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6321 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6322 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6323
6324 Semantics:
6325 """"""""""
6326
6327 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6328 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6329 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6330 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6331 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6332 corresponding shift amount in ``op2``.
6333
6334 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6335 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6336 non-zero.
6337
6338 Example:
6339 """"""""
6340
6341 .. code-block:: llvm
6342
6343       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6344       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6345       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6346       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6347       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6348       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6349
6350 '``and``' Instruction
6351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6352
6353 Syntax:
6354 """""""
6355
6356 ::
6357
6358       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6359
6360 Overview:
6361 """""""""
6362
6363 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6364 operands.
6365
6366 Arguments:
6367 """"""""""
6368
6369 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6370 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6371 arguments must have identical types.
6372
6373 Semantics:
6374 """"""""""
6375
6376 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6377
6378 +-----+-----+-----+
6379 | In0 | In1 | Out |
6380 +-----+-----+-----+
6381 |   0 |   0 |   0 |
6382 +-----+-----+-----+
6383 |   0 |   1 |   0 |
6384 +-----+-----+-----+
6385 |   1 |   0 |   0 |
6386 +-----+-----+-----+
6387 |   1 |   1 |   1 |
6388 +-----+-----+-----+
6389
6390 Example:
6391 """"""""
6392
6393 .. code-block:: llvm
6394
6395       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6396       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6397       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6398
6399 '``or``' Instruction
6400 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6401
6402 Syntax:
6403 """""""
6404
6405 ::
6406
6407       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6408
6409 Overview:
6410 """""""""
6411
6412 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6413 two operands.
6414
6415 Arguments:
6416 """"""""""
6417
6418 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6419 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6420 arguments must have identical types.
6421
6422 Semantics:
6423 """"""""""
6424
6425 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6426
6427 +-----+-----+-----+
6428 | In0 | In1 | Out |
6429 +-----+-----+-----+
6430 |   0 |   0 |   0 |
6431 +-----+-----+-----+
6432 |   0 |   1 |   1 |
6433 +-----+-----+-----+
6434 |   1 |   0 |   1 |
6435 +-----+-----+-----+
6436 |   1 |   1 |   1 |
6437 +-----+-----+-----+
6438
6439 Example:
6440 """"""""
6441
6442 ::
6443
6444       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6445       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6446       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6447
6448 '``xor``' Instruction
6449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6450
6451 Syntax:
6452 """""""
6453
6454 ::
6455
6456       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6457
6458 Overview:
6459 """""""""
6460
6461 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6462 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6463 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6464
6465 Arguments:
6466 """"""""""
6467
6468 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6469 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6470 arguments must have identical types.
6471
6472 Semantics:
6473 """"""""""
6474
6475 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6476
6477 +-----+-----+-----+
6478 | In0 | In1 | Out |
6479 +-----+-----+-----+
6480 |   0 |   0 |   0 |
6481 +-----+-----+-----+
6482 |   0 |   1 |   1 |
6483 +-----+-----+-----+
6484 |   1 |   0 |   1 |
6485 +-----+-----+-----+
6486 |   1 |   1 |   0 |
6487 +-----+-----+-----+
6488
6489 Example:
6490 """"""""
6491
6492 .. code-block:: llvm
6493
6494       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6495       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6496       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6497       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6498
6499 Vector Operations
6500 -----------------
6501
6502 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6503 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6504 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6505 While LLVM does directly support these vector operations, many
6506 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6507 take full advantage of a specific target.
6508
6509 .. _i_extractelement:
6510
6511 '``extractelement``' Instruction
6512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6513
6514 Syntax:
6515 """""""
6516
6517 ::
6518
6519       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6520
6521 Overview:
6522 """""""""
6523
6524 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6525 from a vector at a specified index.
6526
6527 Arguments:
6528 """"""""""
6529
6530 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6531 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6532 the position from which to extract the element. The index may be a
6533 variable of any integer type.
6534
6535 Semantics:
6536 """"""""""
6537
6538 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6539 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6540 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6541
6542 Example:
6543 """"""""
6544
6545 .. code-block:: llvm
6546
6547       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6548
6549 .. _i_insertelement:
6550
6551 '``insertelement``' Instruction
6552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6553
6554 Syntax:
6555 """""""
6556
6557 ::
6558
6559       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6560
6561 Overview:
6562 """""""""
6563
6564 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6565 vector at a specified index.
6566
6567 Arguments:
6568 """"""""""
6569
6570 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6571 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6572 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6573 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6574 index may be a variable of any integer type.
6575
6576 Semantics:
6577 """"""""""
6578
6579 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6580 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6581 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6582 undefined.
6583
6584 Example:
6585 """"""""
6586
6587 .. code-block:: llvm
6588
6589       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6590
6591 .. _i_shufflevector:
6592
6593 '``shufflevector``' Instruction
6594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6595
6596 Syntax:
6597 """""""
6598
6599 ::
6600
6601       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6602
6603 Overview:
6604 """""""""
6605
6606 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6607 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6608 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6609
6610 Arguments:
6611 """"""""""
6612
6613 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6614 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6615 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6616 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6617 same as the element type of the first two operands.
6618
6619 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6620 constant integer or undef values.
6621
6622 Semantics:
6623 """"""""""
6624
6625 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6626 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6627 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6628 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6629 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6630 only one vector.
6631
6632 Example:
6633 """"""""
6634
6635 .. code-block:: llvm
6636
6637       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6638                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6639       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6640                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6641       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6642                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6643       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6644                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6645
6646 Aggregate Operations
6647 --------------------
6648
6649 LLVM supports several instructions for working with
6650 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6651
6652 .. _i_extractvalue:
6653
6654 '``extractvalue``' Instruction
6655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6656
6657 Syntax:
6658 """""""
6659
6660 ::
6661
6662       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6663
6664 Overview:
6665 """""""""
6666
6667 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6668 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6669
6670 Arguments:
6671 """"""""""
6672
6673 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6674 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6675 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6676 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6677
6678 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6679
6680 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6681    omitted and assumed to be zero.
6682 -  At least one index must be specified.
6683 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6684
6685 Semantics:
6686 """"""""""
6687
6688 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6689 the index operands.
6690
6691 Example:
6692 """"""""
6693
6694 .. code-block:: llvm
6695
6696       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6697
6698 .. _i_insertvalue:
6699
6700 '``insertvalue``' Instruction
6701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6702
6703 Syntax:
6704 """""""
6705
6706 ::
6707
6708       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6709
6710 Overview:
6711 """""""""
6712
6713 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6714 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6715
6716 Arguments:
6717 """"""""""
6718
6719 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6720 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6721 a first-class value to insert. The following operands are constant
6722 indices indicating the position at which to insert the value in a
6723 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6724 to insert must have the same type as the value identified by the
6725 indices.
6726
6727 Semantics:
6728 """"""""""
6729
6730 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6731 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6732 indices is that of ``elt``.
6733
6734 Example:
6735 """"""""
6736
6737 .. code-block:: llvm
6738
6739       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6740       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6741       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6742
6743 .. _memoryops:
6744
6745 Memory Access and Addressing Operations
6746 ---------------------------------------
6747
6748 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6749 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6750 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6751 memory in LLVM.
6752
6753 .. _i_alloca:
6754
6755 '``alloca``' Instruction
6756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6757
6758 Syntax:
6759 """""""
6760
6761 ::
6762
6763       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6764
6765 Overview:
6766 """""""""
6767
6768 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6769 currently executing function, to be automatically released when this
6770 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6771 generic address space (address space zero).
6772
6773 Arguments:
6774 """"""""""
6775
6776 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6777 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6778 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6779 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6780 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6781 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6782 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6783 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6784 boundary compatible with the type.
6785
6786 '``type``' may be any sized type.
6787
6788 Semantics:
6789 """"""""""
6790
6791 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6792 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6793 memory is automatically released when the function returns. The
6794 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6795 variables that must have an address available. When the function returns
6796 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6797 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6798 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6799 is not specified.
6800
6801 Example:
6802 """"""""
6803
6804 .. code-block:: llvm
6805
6806       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6807       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6808       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6809       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6810
6811 .. _i_load:
6812
6813 '``load``' Instruction
6814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6815
6816 Syntax:
6817 """""""
6818
6819 ::
6820
6821       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
6822       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6823       !<index> = !{ i32 1 }
6824       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6825       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6826
6827 Overview:
6828 """""""""
6829
6830 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6831
6832 Arguments:
6833 """"""""""
6834
6835 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6836 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6837 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6838 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6839 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6840 operations <volatile>`.
6841
6842 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6843 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6844 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6845 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6846 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6847 be an integer or floating point type whose bit width is a power of two,
6848 greater than or equal to eight, and less than or equal to a 
6849 target-specific size limit. ``align`` must be explicitly specified on
6850 atomic loads, and the load has undefined behavior if the alignment is 
6851 not set to a value which is at least the size in bytes of the pointee.
6852 ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
6853
6854 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6855 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6856 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6857 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6858 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6859 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6860 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6861 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6862
6863 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6864 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6865 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6866 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6867 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6868 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6869 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6870
6871 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6872 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6873 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6874 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6875 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6876 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6877 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6878 its value is henceforth unchanging.
6879
6880 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6881  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6882
6883 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6884 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6885 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6886 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6887 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6888 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6889 to loads of a pointer type.
6890
6891 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6892 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6893 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6894 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6895 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6896 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6897 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6898 to loads of a pointer type.
6899
6900 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6901 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6902 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6903 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6904 dereferenceable or null.
6905 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6906 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6907 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6908 to loads of a pointer type.
6909
6910 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6911 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6912 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6913 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6914 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6915 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6916 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6917
6918 Semantics:
6919 """"""""""
6920
6921 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6922 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6923 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6924 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6925 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6926 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6927 written using a store of the same type.
6928
6929 Examples:
6930 """""""""
6931
6932 .. code-block:: llvm
6933
6934       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6935       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6936       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6937
6938 .. _i_store:
6939
6940 '``store``' Instruction
6941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6942
6943 Syntax:
6944 """""""
6945
6946 ::
6947
6948       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6949       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6950
6951 Overview:
6952 """""""""
6953
6954 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6955
6956 Arguments:
6957 """"""""""
6958
6959 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6960 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6961 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6962 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6963 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6964 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6965 operations <volatile>`.
6966
6967 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6968 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6969 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6970 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6971 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6972 be an integer or floating point type whose bit width is a power of two,
6973 greater than or equal to eight, and less than or equal to a 
6974 target-specific size limit.  ``align`` must be explicitly specified 
6975 on atomic stores, and the store has undefined behavior if the alignment
6976 is not set to a value which is at least the size in bytes of the 
6977 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for 
6978 atomic stores.
6979
6980 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6981 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6982 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6983 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6984 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6985 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6986 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6987 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6988
6989 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6990 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6991 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6992 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6993 be reused in the cache. The code generator may select special
6994 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6995 x86.
6996
6997 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
6998 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
6999
7000 Semantics:
7001 """"""""""
7002
7003 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
7004 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
7005 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
7006 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
7007 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
7008 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
7009 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
7010 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7011
7012 Example:
7013 """"""""
7014
7015 .. code-block:: llvm
7016
7017       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7018       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7019       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7020
7021 .. _i_fence:
7022
7023 '``fence``' Instruction
7024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7025
7026 Syntax:
7027 """""""
7028
7029 ::
7030
7031       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7032
7033 Overview:
7034 """""""""
7035
7036 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7037 between operations.
7038
7039 Arguments:
7040 """"""""""
7041
7042 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7043 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7044 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7050 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7051 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7052 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7053 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7054 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7055 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7056 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7057 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7058 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7059 *happens-before* edge.
7060
7061 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7062 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7063 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7064
7065 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7066 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7067 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7068
7069 Example:
7070 """"""""
7071
7072 .. code-block:: llvm
7073
7074       fence acquire                          ; yields void
7075       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7076
7077 .. _i_cmpxchg:
7078
7079 '``cmpxchg``' Instruction
7080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7081
7082 Syntax:
7083 """""""
7084
7085 ::
7086
7087       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7088
7089 Overview:
7090 """""""""
7091
7092 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7093 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7094 equal, it tries to store a new value into the memory.
7095
7096 Arguments:
7097 """"""""""
7098
7099 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7100 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7101 address, and a new value to place at that address if the compared values
7102 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7103 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7104 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7105 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7106 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7107 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7108 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7109
7110 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7111 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7112 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7113 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7114 ``release`` or ``acq_rel``.
7115
7116 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7117 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7118 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7119 respect to all other code in the system.
7120
7121 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7122 equal to the size in memory of the operand.
7123
7124 Semantics:
7125 """"""""""
7126
7127 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7128 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7129 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7130 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7131
7132 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7133 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7134 matched.
7135
7136 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7137 if the value loaded equals ``cmp``.
7138
7139 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7140 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7141 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7142
7143 Example:
7144 """"""""
7145
7146 .. code-block:: llvm
7147
7148     entry:
7149       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7150       br label %loop
7151
7152     loop:
7153       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7154       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7155       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7156       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7157       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7158       br i1 %success, label %done, label %loop
7159
7160     done:
7161       ...
7162
7163 .. _i_atomicrmw:
7164
7165 '``atomicrmw``' Instruction
7166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7167
7168 Syntax:
7169 """""""
7170
7171 ::
7172
7173       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7174
7175 Overview:
7176 """""""""
7177
7178 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7179
7180 Arguments:
7181 """"""""""
7182
7183 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7184 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7185 operation. The operation must be one of the following keywords:
7186
7187 -  xchg
7188 -  add
7189 -  sub
7190 -  and
7191 -  nand
7192 -  or
7193 -  xor
7194 -  max
7195 -  min
7196 -  umax
7197 -  umin
7198
7199 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7200 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7201 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7202 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7203 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7204 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7205 operations <volatile>`.
7206
7207 Semantics:
7208 """"""""""
7209
7210 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7211 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7212 value at the location is returned. The modification is specified by the
7213 operation argument:
7214
7215 -  xchg: ``*ptr = val``
7216 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7217 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7218 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7219 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7220 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7221 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7222 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7223 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7224 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7225    comparison)
7226 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7227    comparison)
7228
7229 Example:
7230 """"""""
7231
7232 .. code-block:: llvm
7233
7234       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7235
7236 .. _i_getelementptr:
7237
7238 '``getelementptr``' Instruction
7239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7240
7241 Syntax:
7242 """""""
7243
7244 ::
7245
7246       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7247       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7248       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7249
7250 Overview:
7251 """""""""
7252
7253 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7254 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7255 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7256 be used to calculate a vector of such addresses.
7257
7258 Arguments:
7259 """"""""""
7260
7261 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7262 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7263 base address to start from. The remaining arguments are indices
7264 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7265 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7266 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7267 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7268 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7269 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7270 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7271 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7272 would require loading the pointer before continuing calculation.
7273
7274 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7275 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7276 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7277 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7278 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7279 required to be constant. These integers are treated as signed values
7280 where relevant.
7281
7282 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7283 to LLVM:
7284
7285 .. code-block:: c
7286
7287     struct RT {
7288       char A;
7289       int B[10][20];
7290       char C;
7291     };
7292     struct ST {
7293       int X;
7294       double Y;
7295       struct RT Z;
7296     };
7297
7298     int *foo(struct ST *s) {
7299       return &s[1].Z.B[5][13];
7300     }
7301
7302 The LLVM code generated by Clang is:
7303
7304 .. code-block:: llvm
7305
7306     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7307     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7308
7309     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7310     entry:
7311       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7312       ret i32* %arrayidx
7313     }
7314
7315 Semantics:
7316 """"""""""
7317
7318 In the example above, the first index is indexing into the
7319 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7320 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7321 indexes into the third element of the structure, yielding a
7322 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7323 structure. The third index indexes into the second element of the
7324 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7325 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7326 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7327 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7328
7329 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7330 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7331 for the given testcase is equivalent to:
7332
7333 .. code-block:: llvm
7334
7335     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7336       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7337       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7338       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7339       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7340       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7341       ret i32* %t5
7342     }
7343
7344 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7345 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7346 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7347 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7348 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7349 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7350 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7351 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7352 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7353 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7354
7355 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7356 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7357 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7358 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7359 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7360 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7361 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7362 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7363 information.
7364
7365 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7366 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7367
7368 Example:
7369 """"""""
7370
7371 .. code-block:: llvm
7372
7373         ; yields [12 x i8]*:aptr
7374         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7375         ; yields i8*:vptr
7376         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7377         ; yields i8*:eptr
7378         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7379         ; yields i32*:iptr
7380         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7381
7382 Vector of pointers:
7383 """""""""""""""""""
7384
7385 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7386 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7387 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7388 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7389
7390 .. code-block:: llvm
7391
7392      ; All arguments are vectors:
7393      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7394      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7395
7396      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7397      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7398      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7399
7400      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7401      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7402      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7403
7404      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7405
7406 The two following instructions are equivalent:
7407
7408 .. code-block:: llvm
7409
7410      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7411        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7412        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7413        <4 x i32> %ind4,
7414        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7415
7416      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7417        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7418
7419 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7420 makes sense:
7421
7422 .. code-block:: c
7423
7424     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7425     double *A, B; int *C;
7426     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7427       A[i] = B[C[i]];
7428     }
7429
7430 .. code-block:: llvm
7431
7432     ; get pointers for 8 elements from array B
7433     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7434     ; load 8 elements from array B into A
7435     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7436          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7437
7438 Conversion Operations
7439 ---------------------
7440
7441 The instructions in this category are the conversion instructions
7442 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7443 various bit conversions on the operand.
7444
7445 '``trunc .. to``' Instruction
7446 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7447
7448 Syntax:
7449 """""""
7450
7451 ::
7452
7453       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7454
7455 Overview:
7456 """""""""
7457
7458 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7459
7460 Arguments:
7461 """"""""""
7462
7463 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7464 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7465 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7466 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7467 types are not allowed.
7468
7469 Semantics:
7470 """"""""""
7471
7472 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7473 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7474 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7475 It will always truncate bits.
7476
7477 Example:
7478 """"""""
7479
7480 .. code-block:: llvm
7481
7482       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7483       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7484       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7485       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7486
7487 '``zext .. to``' Instruction
7488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7489
7490 Syntax:
7491 """""""
7492
7493 ::
7494
7495       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7496
7497 Overview:
7498 """""""""
7499
7500 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7501
7502 Arguments:
7503 """"""""""
7504
7505 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7506 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7507 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7508 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7509
7510 Semantics:
7511 """"""""""
7512
7513 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7514 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7515
7516 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7517
7518 Example:
7519 """"""""
7520
7521 .. code-block:: llvm
7522
7523       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7524       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7525       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7526
7527 '``sext .. to``' Instruction
7528 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7529
7530 Syntax:
7531 """""""
7532
7533 ::
7534
7535       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7536
7537 Overview:
7538 """""""""
7539
7540 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7541
7542 Arguments:
7543 """"""""""
7544
7545 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7546 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7547 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7548 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7549
7550 Semantics:
7551 """"""""""
7552
7553 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7554 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7555 of the type ``ty2``.
7556
7557 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7558
7559 Example:
7560 """"""""
7561
7562 .. code-block:: llvm
7563
7564       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7565       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7566       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7567
7568 '``fptrunc .. to``' Instruction
7569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7570
7571 Syntax:
7572 """""""
7573
7574 ::
7575
7576       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7577
7578 Overview:
7579 """""""""
7580
7581 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7582
7583 Arguments:
7584 """"""""""
7585
7586 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7587 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7588 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7589 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7590
7591 Semantics:
7592 """"""""""
7593
7594 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7595 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7596 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7597 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7598 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7599 round to zero) is undefined.
7600
7601 Example:
7602 """"""""
7603
7604 .. code-block:: llvm
7605
7606       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7607       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7608
7609 '``fpext .. to``' Instruction
7610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7611
7612 Syntax:
7613 """""""
7614
7615 ::
7616
7617       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7618
7619 Overview:
7620 """""""""
7621
7622 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7623 point value.
7624
7625 Arguments:
7626 """"""""""
7627
7628 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7629 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7630 to. The source type must be smaller than the destination type.
7631
7632 Semantics:
7633 """"""""""
7634
7635 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7636 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7637 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7638 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7639 *no-op cast* for a floating point cast.
7640
7641 Example:
7642 """"""""
7643
7644 .. code-block:: llvm
7645
7646       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7647       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7648
7649 '``fptoui .. to``' Instruction
7650 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7651
7652 Syntax:
7653 """""""
7654
7655 ::
7656
7657       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7658
7659 Overview:
7660 """""""""
7661
7662 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7663 integer equivalent of type ``ty2``.
7664
7665 Arguments:
7666 """"""""""
7667
7668 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7669 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7670 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7671 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7672 type with the same number of elements as ``ty``
7673
7674 Semantics:
7675 """"""""""
7676
7677 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7678 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7679 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7680 are undefined.
7681
7682 Example:
7683 """"""""
7684
7685 .. code-block:: llvm
7686
7687       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7688       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7689       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7690
7691 '``fptosi .. to``' Instruction
7692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7693
7694 Syntax:
7695 """""""
7696
7697 ::
7698
7699       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7700
7701 Overview:
7702 """""""""
7703
7704 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7705 ``value`` to type ``ty2``.
7706
7707 Arguments:
7708 """"""""""
7709
7710 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7711 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7712 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7713 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7714 type with the same number of elements as ``ty``
7715
7716 Semantics:
7717 """"""""""
7718
7719 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7720 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7721 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7722 are undefined.
7723
7724 Example:
7725 """"""""
7726
7727 .. code-block:: llvm
7728
7729       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7730       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7731       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7732
7733 '``uitofp .. to``' Instruction
7734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7735
7736 Syntax:
7737 """""""
7738
7739 ::
7740
7741       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7742
7743 Overview:
7744 """""""""
7745
7746 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7747 and converts that value to the ``ty2`` type.
7748
7749 Arguments:
7750 """"""""""
7751
7752 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7753 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7754 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7755 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7756 type with the same number of elements as ``ty``
7757
7758 Semantics:
7759 """"""""""
7760
7761 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7762 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7763 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7764 are undefined.
7765
7766 Example:
7767 """"""""
7768
7769 .. code-block:: llvm
7770
7771       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7772       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7773
7774 '``sitofp .. to``' Instruction
7775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7776
7777 Syntax:
7778 """""""
7779
7780 ::
7781
7782       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7783
7784 Overview:
7785 """""""""
7786
7787 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7788 converts that value to the ``ty2`` type.
7789
7790 Arguments:
7791 """"""""""
7792
7793 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7794 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7795 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7796 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7797 type with the same number of elements as ``ty``
7798
7799 Semantics:
7800 """"""""""
7801
7802 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7803 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7804 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7805 undefined.
7806
7807 Example:
7808 """"""""
7809
7810 .. code-block:: llvm
7811
7812       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7813       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7814
7815 .. _i_ptrtoint:
7816
7817 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7819
7820 Syntax:
7821 """""""
7822
7823 ::
7824
7825       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7826
7827 Overview:
7828 """""""""
7829
7830 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7831 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7832
7833 Arguments:
7834 """"""""""
7835
7836 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7837 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7838 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7839 a vector of integers type.
7840
7841 Semantics:
7842 """"""""""
7843
7844 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7845 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7846 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7847 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7848 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7849 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7850 change.
7851
7852 Example:
7853 """"""""
7854
7855 .. code-block:: llvm
7856
7857       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7858       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7859       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7860
7861 .. _i_inttoptr:
7862
7863 '``inttoptr .. to``' Instruction
7864 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7865
7866 Syntax:
7867 """""""
7868
7869 ::
7870
7871       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7872
7873 Overview:
7874 """""""""
7875
7876 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7877 pointer type, ``ty2``.
7878
7879 Arguments:
7880 """"""""""
7881
7882 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7883 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7884 type.
7885
7886 Semantics:
7887 """"""""""
7888
7889 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7890 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7891 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7892 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7893 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7894 nothing is done (*no-op cast*).
7895
7896 Example:
7897 """"""""
7898
7899 .. code-block:: llvm
7900
7901       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7902       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7903       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7904       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7905
7906 .. _i_bitcast:
7907
7908 '``bitcast .. to``' Instruction
7909 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7910
7911 Syntax:
7912 """""""
7913
7914 ::
7915
7916       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7917
7918 Overview:
7919 """""""""
7920
7921 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7922 changing any bits.
7923
7924 Arguments:
7925 """"""""""
7926
7927 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7928 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7929 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7930 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7931 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7932 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7933 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7934 long as they have the same size).
7935
7936 Semantics:
7937 """"""""""
7938
7939 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7940 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7941 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7942 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7943 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7944 pointers) types with the same address space through this instruction.
7945 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7946 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7947
7948 Example:
7949 """"""""
7950
7951 .. code-block:: llvm
7952
7953       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7954       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7955       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7956       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7957
7958 .. _i_addrspacecast:
7959
7960 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7962
7963 Syntax:
7964 """""""
7965
7966 ::
7967
7968       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7969
7970 Overview:
7971 """""""""
7972
7973 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7974 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7975
7976 Arguments:
7977 """"""""""
7978
7979 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7980 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7981 address space.
7982
7983 Semantics:
7984 """"""""""
7985
7986 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7987 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7988 value modification, depending on the target and the address space
7989 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7990 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7991 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7992 location.
7993
7994 Example:
7995 """"""""
7996
7997 .. code-block:: llvm
7998
7999       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
8000       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
8001       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
8002
8003 .. _otherops:
8004
8005 Other Operations
8006 ----------------
8007
8008 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
8009 which defy better classification.
8010
8011 .. _i_icmp:
8012
8013 '``icmp``' Instruction
8014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8015
8016 Syntax:
8017 """""""
8018
8019 ::
8020
8021       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8022
8023 Overview:
8024 """""""""
8025
8026 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8027 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8028 pointer, or pointer vector operands.
8029
8030 Arguments:
8031 """"""""""
8032
8033 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8034 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8035 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8036
8037 #. ``eq``: equal
8038 #. ``ne``: not equal
8039 #. ``ugt``: unsigned greater than
8040 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8041 #. ``ult``: unsigned less than
8042 #. ``ule``: unsigned less or equal
8043 #. ``sgt``: signed greater than
8044 #. ``sge``: signed greater or equal
8045 #. ``slt``: signed less than
8046 #. ``sle``: signed less or equal
8047
8048 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8049 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8050 must also be identical types.
8051
8052 Semantics:
8053 """"""""""
8054
8055 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8056 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8057 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8058
8059 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8060    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8061 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8062    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8063 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8064    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8065 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8066    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8067 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8068    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8069 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8070    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8071 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8072    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8073 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8074    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8075 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8076    if ``op1`` is less than ``op2``.
8077 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8078    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8079
8080 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8081 are compared as if they were integers.
8082
8083 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8084 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8085 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8086
8087 Example:
8088 """"""""
8089
8090 .. code-block:: llvm
8091
8092       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8093       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8094       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8095       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8096       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8097       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8098
8099 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8100 ``icmp`` instruction.
8101
8102 .. _i_fcmp:
8103
8104 '``fcmp``' Instruction
8105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8106
8107 Syntax:
8108 """""""
8109
8110 ::
8111
8112       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8113
8114 Overview:
8115 """""""""
8116
8117 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8118 values based on comparison of its operands.
8119
8120 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8121 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8122
8123 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8124 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8125 compared.
8126
8127 Arguments:
8128 """"""""""
8129
8130 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8131 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8132 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8133
8134 #. ``false``: no comparison, always returns false
8135 #. ``oeq``: ordered and equal
8136 #. ``ogt``: ordered and greater than
8137 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8138 #. ``olt``: ordered and less than
8139 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8140 #. ``one``: ordered and not equal
8141 #. ``ord``: ordered (no nans)
8142 #. ``ueq``: unordered or equal
8143 #. ``ugt``: unordered or greater than
8144 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8145 #. ``ult``: unordered or less than
8146 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8147 #. ``une``: unordered or not equal
8148 #. ``uno``: unordered (either nans)
8149 #. ``true``: no comparison, always returns true
8150
8151 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8152 that either operand may be a QNAN.
8153
8154 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8155 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8156 type. They must have identical types.
8157
8158 Semantics:
8159 """"""""""
8160
8161 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8162 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8163 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8164 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8165
8166 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8167 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8168    is equal to ``op2``.
8169 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8170    is greater than ``op2``.
8171 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8172    is greater than or equal to ``op2``.
8173 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8174    is less than ``op2``.
8175 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8176    is less than or equal to ``op2``.
8177 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8178    is not equal to ``op2``.
8179 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8180 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8181    equal to ``op2``.
8182 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8183    greater than ``op2``.
8184 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8185    greater than or equal to ``op2``.
8186 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8187    less than ``op2``.
8188 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8189    less than or equal to ``op2``.
8190 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8191    not equal to ``op2``.
8192 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8193 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8194
8195 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8196 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8197 otherwise unsafe floating point optimizations.
8198
8199 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8200 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8201 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8202 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8203
8204 Example:
8205 """"""""
8206
8207 .. code-block:: llvm
8208
8209       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8210       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8211       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8212       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8213
8214 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8215 ``fcmp`` instruction.
8216
8217 .. _i_phi:
8218
8219 '``phi``' Instruction
8220 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8221
8222 Syntax:
8223 """""""
8224
8225 ::
8226
8227       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8228
8229 Overview:
8230 """""""""
8231
8232 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8233 graph representing the function.
8234
8235 Arguments:
8236 """"""""""
8237
8238 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8239 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8240 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8241 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8242 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8243 label arguments.
8244
8245 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8246 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8247 block.
8248
8249 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8250 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8251 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8252 instruction's return value on the same edge).
8253
8254 Semantics:
8255 """"""""""
8256
8257 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8258 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8259 executed just prior to the current block.
8260
8261 Example:
8262 """"""""
8263
8264 .. code-block:: llvm
8265
8266     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8267       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8268       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8269       br label %Loop
8270
8271 .. _i_select:
8272
8273 '``select``' Instruction
8274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8275
8276 Syntax:
8277 """""""
8278
8279 ::
8280
8281       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8282
8283       selty is either i1 or {<N x i1>}
8284
8285 Overview:
8286 """""""""
8287
8288 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8289 condition, without IR-level branching.
8290
8291 Arguments:
8292 """"""""""
8293
8294 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8295 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8296 class <t_firstclass>` type.
8297
8298 Semantics:
8299 """"""""""
8300
8301 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8302 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8303 argument.
8304
8305 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8306 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8307
8308 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8309 same size, then an entire vector is selected.
8310
8311 Example:
8312 """"""""
8313
8314 .. code-block:: llvm
8315
8316       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8317
8318 .. _i_call:
8319
8320 '``call``' Instruction
8321 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8322
8323 Syntax:
8324 """""""
8325
8326 ::
8327
8328       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8329                    [ operand bundles ]
8330
8331 Overview:
8332 """""""""
8333
8334 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8335
8336 Arguments:
8337 """"""""""
8338
8339 This instruction requires several arguments:
8340
8341 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8342    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8343    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8344    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8345    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8346
8347    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8348       recursive cycle in the call graph.
8349    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8350       forwarded in place.
8351
8352    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8353    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8354    rules:
8355
8356    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8357      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8358    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8359      produced by the call or void.
8360    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8361      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8362      in address space.
8363    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8364    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8365      returned, and inalloca, must match.
8366    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8367      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8368      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8369
8370    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8371    the following conditions are met:
8372
8373    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8374    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8375       uses value of call or is void).
8376    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8377       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8378    -  `Platform-specific constraints are
8379       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8380
8381 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8382    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8383    call optimization from being performed on the call.
8384
8385 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more 
8386    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8387    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
8388    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
8389
8390 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8391    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8392    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8393    calling convention of the call must match the calling convention of
8394    the target function, or else the behavior is undefined.
8395 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8396    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8397    are valid here.
8398 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8399    type of the return value. Functions that return no value are marked
8400    ``void``.
8401 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8402    being invoked. The argument types must match the types implied by
8403    this signature. This type can be omitted if the function is not
8404    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8405    function.
8406 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8407    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8408    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8409    to function value.
8410 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8411    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8412    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8413    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8414    extra arguments can be specified.
8415 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8416    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8417    attributes are valid here.
8418 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8419
8420 Semantics:
8421 """"""""""
8422
8423 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8424 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8425 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8426 flow continues with the instruction after the function call, and the
8427 return value of the function is bound to the result argument.
8428
8429 Example:
8430 """"""""
8431
8432 .. code-block:: llvm
8433
8434       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8435       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8436       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8437       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8438       call void %foo(i8 97 signext)
8439
8440       %struct.A = type { i32, i8 }
8441       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8442       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8443       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8444       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8445       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8446
8447 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8448 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8449 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8450 This is something we'd like to change in the future to provide better
8451 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8452
8453 .. _i_va_arg:
8454
8455 '``va_arg``' Instruction
8456 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8457
8458 Syntax:
8459 """""""
8460
8461 ::
8462
8463       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8464
8465 Overview:
8466 """""""""
8467
8468 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8469 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8470 the ``va_arg`` macro in C.
8471
8472 Arguments:
8473 """"""""""
8474
8475 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8476 argument. It returns a value of the specified argument type and
8477 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8478 type of ``va_list`` is target specific.
8479
8480 Semantics:
8481 """"""""""
8482
8483 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8484 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8485 the next argument. For more information, see the variable argument
8486 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8487
8488 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8489 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8490 function.
8491
8492 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8493 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8494
8495 Example:
8496 """"""""
8497
8498 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8499
8500 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8501 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8502 types on any target.
8503
8504 .. _i_landingpad:
8505
8506 '``landingpad``' Instruction
8507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8508
8509 Syntax:
8510 """""""
8511
8512 ::
8513
8514       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8515       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8516
8517       <clause> := catch <type> <value>
8518       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8519
8520 Overview:
8521 """""""""
8522
8523 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8524 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8525 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8526 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8527 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8528 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8529
8530 Arguments:
8531 """"""""""
8532
8533 The optional
8534 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8535
8536 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8537 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8538 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8539 clause takes an array constant as its argument. Use
8540 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8541 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8542 the ``cleanup`` flag.
8543
8544 Semantics:
8545 """"""""""
8546
8547 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8548 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8549 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8550 calling conventions, how the personality function results are
8551 represented in LLVM IR is target specific.
8552
8553 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8554 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8555 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8556 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8557 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8558 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8559 unwinding continues further up the call stack.
8560
8561 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8562
8563 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8564    of an '``invoke``' instruction.
8565 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8566    first non-PHI instruction.
8567 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8568    pad block.
8569 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8570    '``landingpad``' instruction.
8571
8572 Example:
8573 """"""""
8574
8575 .. code-block:: llvm
8576
8577       ;; A landing pad which can catch an integer.
8578       %res = landingpad { i8*, i32 }
8579                catch i8** @_ZTIi
8580       ;; A landing pad that is a cleanup.
8581       %res = landingpad { i8*, i32 }
8582                cleanup
8583       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8584       %res = landingpad { i8*, i32 }
8585                catch i8** @_ZTIi
8586                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8587
8588 .. _i_cleanuppad:
8589
8590 '``cleanuppad``' Instruction
8591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8592
8593 Syntax:
8594 """""""
8595
8596 ::
8597
8598       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
8599
8600 Overview:
8601 """""""""
8602
8603 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8604 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8605 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8606 transfer control to run cleanup actions.
8607 The ``args`` correspond to whatever additional
8608 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8609 execute the cleanup.
8610 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8611 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8612 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
8613 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
8614 this operand may be the token ``none``.
8615
8616 Arguments:
8617 """"""""""
8618
8619 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8620 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8621
8622 Semantics:
8623 """"""""""
8624
8625 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8626 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8627 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8628 As with calling conventions, how the personality function results are
8629 represented in LLVM IR is target specific.
8630
8631 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8632
8633 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8634    an exceptional instruction.
8635 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8636    first non-PHI instruction.
8637 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8638    cleanup block.
8639 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8640    '``cleanuppad``' instruction.
8641
8642 Executing a ``cleanuppad`` instruction constitutes "entering" that pad.
8643 The pad may then be "exited" in one of three ways:
8644
8645 1)  explicitly via a ``cleanupret`` that consumes it.  Executing such a ``cleanupret``
8646     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
8647     exited.
8648 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
8649     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
8650 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
8651     the ``cleanuppad``.  When the ``cleanuppad`` is exited in this manner, it is
8652     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
8653     ancestor of the ``cleanuppad`` being exited.
8654
8655 It is undefined behavior for the ``cleanuppad`` to exit via an unwind edge which
8656 does not transitively unwind to the same destination as a constituent
8657 ``cleanupret``.
8658
8659 Example:
8660 """"""""
8661
8662 .. code-block:: llvm
8663
8664       %tok = cleanuppad within %cs []
8665
8666 .. _intrinsics:
8667
8668 Intrinsic Functions
8669 ===================
8670
8671 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8672 have well known names and semantics and are required to follow certain
8673 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8674 for the LLVM language that does not require changing all of the
8675 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8676 reader/writer, the parser, etc...).
8677
8678 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8679 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8680 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8681 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8682 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8683 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8684 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8685 are added that they be documented here.
8686
8687 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8688 represents a family of functions that perform the same operation but on
8689 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8690 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8691 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8692 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8693 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8694 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8695 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8696 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8697 argument or the result.
8698
8699 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8700 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8701 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8702 whose type is matched against another type do not. For example, the
8703 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8704 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8705 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8706 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8707 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8708 type is matched against the return type, it does not require its own
8709 name suffix.
8710
8711 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8712 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8713
8714 .. _int_varargs:
8715
8716 Variable Argument Handling Intrinsics
8717 -------------------------------------
8718
8719 Variable argument support is defined in LLVM with the
8720 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8721 functions. These functions are related to the similarly named macros
8722 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8723
8724 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8725 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8726 does not define what this type is, so all transformations should be
8727 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8728
8729 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8730 variable argument handling intrinsic functions are used.
8731
8732 .. code-block:: llvm
8733
8734     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8735     ; it is merely an i8*.
8736     %struct.va_list = type { i8* }
8737
8738     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8739     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8740
8741     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8742       ; Initialize variable argument processing
8743       %ap = alloca %struct.va_list
8744       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8745       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8746
8747       ; Read a single integer argument
8748       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8749
8750       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8751       %aq = alloca i8*
8752       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8753       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8754       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8755
8756       ; Stop processing of arguments.
8757       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8758       ret i32 %tmp
8759     }
8760
8761     declare void @llvm.va_start(i8*)
8762     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8763     declare void @llvm.va_end(i8*)
8764
8765 .. _int_va_start:
8766
8767 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8768 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8769
8770 Syntax:
8771 """""""
8772
8773 ::
8774
8775       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8776
8777 Overview:
8778 """""""""
8779
8780 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8781 subsequent use by ``va_arg``.
8782
8783 Arguments:
8784 """"""""""
8785
8786 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8787
8788 Semantics:
8789 """"""""""
8790
8791 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8792 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8793 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8794 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8795 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8796 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8797 that out.
8798
8799 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8801
8802 Syntax:
8803 """""""
8804
8805 ::
8806
8807       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8808
8809 Overview:
8810 """""""""
8811
8812 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8813 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8814
8815 Arguments:
8816 """"""""""
8817
8818 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8819
8820 Semantics:
8821 """"""""""
8822
8823 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8824 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8825 element to which the argument points. Calls to
8826 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8827 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8828 ``llvm.va_end``.
8829
8830 .. _int_va_copy:
8831
8832 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8834
8835 Syntax:
8836 """""""
8837
8838 ::
8839
8840       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8841
8842 Overview:
8843 """""""""
8844
8845 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8846 from the source argument list to the destination argument list.
8847
8848 Arguments:
8849 """"""""""
8850
8851 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8852 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8853
8854 Semantics:
8855 """"""""""
8856
8857 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8858 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8859 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8860 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8861 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8862
8863 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8864 --------------------------------------
8865
8866 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8867 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8868 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8869 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8870
8871 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8872 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8873 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8874 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8875 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8876 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8877
8878 Experimental Statepoint Intrinsics
8879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8880
8881 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8882 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8883 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8884 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8885 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8886 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8887 described in :doc:`Statepoints`.
8888
8889 .. _int_gcroot:
8890
8891 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8893
8894 Syntax:
8895 """""""
8896
8897 ::
8898
8899       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8900
8901 Overview:
8902 """""""""
8903
8904 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8905 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8906
8907 Arguments:
8908 """"""""""
8909
8910 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8911 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8912 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8913 root.
8914
8915 Semantics:
8916 """"""""""
8917
8918 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8919 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8920 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8921 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8922 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8923
8924 .. _int_gcread:
8925
8926 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8928
8929 Syntax:
8930 """""""
8931
8932 ::
8933
8934       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8935
8936 Overview:
8937 """""""""
8938
8939 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8940 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8941 barriers.
8942
8943 Arguments:
8944 """"""""""
8945
8946 The second argument is the address to read from, which should be an
8947 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8948 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8949 runtime (otherwise null).
8950
8951 Semantics:
8952 """"""""""
8953
8954 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8955 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8956 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8957 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8958 algorithm <gc>`.
8959
8960 .. _int_gcwrite:
8961
8962 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8963 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8964
8965 Syntax:
8966 """""""
8967
8968 ::
8969
8970       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8971
8972 Overview:
8973 """""""""
8974
8975 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8976 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8977 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8978
8979 Arguments:
8980 """"""""""
8981
8982 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8983 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8984 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8985 object, Obj may be null.
8986
8987 Semantics:
8988 """"""""""
8989
8990 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8991 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8992 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8993 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8994 algorithm <gc>`.
8995
8996 Code Generator Intrinsics
8997 -------------------------
8998
8999 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9000 may only be implemented with code generator support.
9001
9002 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9004
9005 Syntax:
9006 """""""
9007
9008 ::
9009
9010       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9011
9012 Overview:
9013 """""""""
9014
9015 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9016 target-specific value indicating the return address of the current
9017 function or one of its callers.
9018
9019 Arguments:
9020 """"""""""
9021
9022 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9023 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9024 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9025 value.
9026
9027 Semantics:
9028 """"""""""
9029
9030 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9031 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9032 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9033 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9034 used for debugging purposes.
9035
9036 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9037 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9038 of the obvious source-language caller.
9039
9040 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9042
9043 Syntax:
9044 """""""
9045
9046 ::
9047
9048       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9049
9050 Overview:
9051 """""""""
9052
9053 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9054 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9055
9056 Arguments:
9057 """"""""""
9058
9059 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9060 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9061 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9062 value.
9063
9064 Semantics:
9065 """"""""""
9066
9067 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9068 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9069 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9070 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9071 used for debugging purposes.
9072
9073 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9074 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9075 of the obvious source-language caller.
9076
9077 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9079
9080 Syntax:
9081 """""""
9082
9083 ::
9084
9085       declare void @llvm.localescape(...)
9086       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9087
9088 Overview:
9089 """""""""
9090
9091 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9092 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9093 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9094 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9095
9096 Arguments:
9097 """"""""""
9098
9099 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9100 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9101 once, and it can only do so from the entry block.
9102
9103 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9104 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9105 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9106 other modules.
9107
9108 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9109 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9110 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9111 pointer in platform-specific ways.
9112
9113 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9114 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9115
9116 Semantics:
9117 """"""""""
9118
9119 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9120 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9121 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9122 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9123 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9124 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9125 '``llvm.localrecover``'.
9126
9127 .. _int_read_register:
9128 .. _int_write_register:
9129
9130 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9131 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9132
9133 Syntax:
9134 """""""
9135
9136 ::
9137
9138       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9139       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9140       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9141       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9142       !0 = !{!"sp\00"}
9143
9144 Overview:
9145 """""""""
9146
9147 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9148 provides access to the named register. The register must be valid on
9149 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9150 with the register being read.
9151
9152 Semantics:
9153 """"""""""
9154
9155 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9156 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9157 the current value of the register, where possible.
9158
9159 This is useful to implement named register global variables that need
9160 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9161 bare-metal programs including OS kernels.
9162
9163 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9164 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9165 allocatable registers are not supported.
9166
9167 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9168 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9169 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9170 registers.
9171
9172 .. _int_stacksave:
9173
9174 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9175 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9176
9177 Syntax:
9178 """""""
9179
9180 ::
9181
9182       declare i8* @llvm.stacksave()
9183
9184 Overview:
9185 """""""""
9186
9187 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9188 of the function stack, for use with
9189 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9190 implementing language features like scoped automatic variable sized
9191 arrays in C99.
9192
9193 Semantics:
9194 """"""""""
9195
9196 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9197 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9198 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9199 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9200 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9201 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9202 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9203
9204 .. _int_stackrestore:
9205
9206 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9207 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9208
9209 Syntax:
9210 """""""
9211
9212 ::
9213
9214       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9215
9216 Overview:
9217 """""""""
9218
9219 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9220 the function stack to the state it was in when the corresponding
9221 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9222 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9223 sized arrays in C99.
9224
9225 Semantics:
9226 """"""""""
9227
9228 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9229
9230 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9231
9232 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9233 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9234
9235 Syntax:
9236 """""""
9237
9238 ::
9239
9240       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9241       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9242
9243       Overview:
9244       """""""""
9245
9246       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9247       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9248       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9249       intendend for use in combination with
9250       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9251       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9252       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9253
9254 Semantics:
9255 """"""""""
9256
9257       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9258       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9259       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9260       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9261       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9262       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9263       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9264
9265       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9266       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9267       compile-time-known constant value.
9268
9269       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9270       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9271
9272 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9274
9275 Syntax:
9276 """""""
9277
9278 ::
9279
9280       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9281
9282 Overview:
9283 """""""""
9284
9285 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9286 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9287 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9288 its performance characteristics.
9289
9290 Arguments:
9291 """"""""""
9292
9293 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9294 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9295 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9296 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9297 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9298 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9299 arguments must be constant integers.
9300
9301 Semantics:
9302 """"""""""
9303
9304 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9305 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9306 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9307 the processor cache for better performance.
9308
9309 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9311
9312 Syntax:
9313 """""""
9314
9315 ::
9316
9317       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9318
9319 Overview:
9320 """""""""
9321
9322 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9323 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9324 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9325 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9326 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9327 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9328 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9329 allow correlations of simulation runs.
9330
9331 Arguments:
9332 """"""""""
9333
9334 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9335
9336 Semantics:
9337 """"""""""
9338
9339 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9340 that do not support this intrinsic may ignore it.
9341
9342 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9344
9345 Syntax:
9346 """""""
9347
9348 ::
9349
9350       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9351
9352 Overview:
9353 """""""""
9354
9355 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9356 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9357 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9358 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9359 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9360 timings.
9361
9362 Semantics:
9363 """"""""""
9364
9365 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9366 memory. Implementations are allowed to either return a application
9367 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9368 is lowered to a constant 0.
9369
9370 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9371 running at and the host platform.
9372
9373 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9374 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9375
9376 Syntax:
9377 """""""
9378
9379 ::
9380
9381       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9382
9383 Overview:
9384 """""""""
9385
9386 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9387 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9388 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9389 flushes the instruction cache.
9390
9391 Semantics:
9392 """"""""""
9393
9394 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9395 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9396 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9397 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9398 privileges.
9399
9400 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9401 time library.
9402
9403 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9404 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9405
9406 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9408
9409 Syntax:
9410 """""""
9411
9412 ::
9413
9414       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9415                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9416
9417 Overview:
9418 """""""""
9419
9420 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9421 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9422 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9423 program at runtime.
9424
9425 Arguments:
9426 """"""""""
9427
9428 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9429 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9430 (mangled) function name for a set of counters.
9431
9432 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9433 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9434 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9435 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9436 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9437
9438 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9439 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9440
9441 Semantics:
9442 """"""""""
9443
9444 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9445 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9446 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9447 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9448 the ``llvm-profdata`` tool.
9449
9450 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9451 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9452
9453 Syntax:
9454 """""""
9455
9456 ::
9457
9458       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9459                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9460                                                  i32 <index>)
9461
9462 Overview:
9463 """""""""
9464
9465 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9466 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9467 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9468 instrumented expressions take in a program at runtime.
9469
9470 Arguments:
9471 """"""""""
9472
9473 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9474 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9475 (mangled) function name for a set of counters.
9476
9477 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9478 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9479 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9480 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9481
9482 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9483 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9484 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9485 supported value profiling kinds are enumerated through the
9486 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9487 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9488 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9489
9490 Semantics:
9491 """"""""""
9492
9493 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9494 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9495 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9496 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9497 runtime library with proper arguments.
9498
9499 Standard C Library Intrinsics
9500 -----------------------------
9501
9502 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9503 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9504 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9505 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9506
9507 .. _int_memcpy:
9508
9509 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9510 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9511
9512 Syntax:
9513 """""""
9514
9515 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9516 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9517 support all bit widths however.
9518
9519 ::
9520
9521       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9522                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9523       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9524                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9525
9526 Overview:
9527 """""""""
9528
9529 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9530 source location to the destination location.
9531
9532 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9533 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9534 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9535
9536 Arguments:
9537 """"""""""
9538
9539 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9540 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9541 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9542 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9543 boolean indicating a volatile access.
9544
9545 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9546 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9547 are aligned to that boundary.
9548
9549 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9550 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9551 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9552
9553 Semantics:
9554 """"""""""
9555
9556 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9557 source location to the destination location, which are not allowed to
9558 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9559 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9560 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9561
9562 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9563 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9564
9565 Syntax:
9566 """""""
9567
9568 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9569 bit width and for different address space. Not all targets support all
9570 bit widths however.
9571
9572 ::
9573
9574       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9575                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9576       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9577                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9578
9579 Overview:
9580 """""""""
9581
9582 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9583 source location to the destination location. It is similar to the
9584 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9585 overlap.
9586
9587 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9588 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9589 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9590
9591 Arguments:
9592 """"""""""
9593
9594 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9595 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9596 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9597 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9598 boolean indicating a volatile access.
9599
9600 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9601 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9602 aligned to that boundary.
9603
9604 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9605 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9606 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9607
9608 Semantics:
9609 """"""""""
9610
9611 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9612 source location to the destination location, which may overlap. It
9613 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9614 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9615 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9616
9617 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9618 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9619
9620 Syntax:
9621 """""""
9622
9623 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9624 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9625 support all bit widths.
9626
9627 ::
9628
9629       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9630                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9631       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9632                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9633
9634 Overview:
9635 """""""""
9636
9637 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9638 particular byte value.
9639
9640 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9641 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9642 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9643
9644 Arguments:
9645 """"""""""
9646
9647 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9648 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9649 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9650 argument is the known alignment of the destination location.
9651
9652 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9653 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9654 that boundary.
9655
9656 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9657 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9658 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9659
9660 Semantics:
9661 """"""""""
9662
9663 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9664 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9665 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9666 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9667
9668 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9670
9671 Syntax:
9672 """""""
9673
9674 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9675 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9676 all types however.
9677
9678 ::
9679
9680       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9681       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9682       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9683       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9684       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9685
9686 Overview:
9687 """""""""
9688
9689 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9690 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9691 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9692 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9693 because there is no need to worry about errno being set).
9694 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9695
9696 Arguments:
9697 """"""""""
9698
9699 The argument and return value are floating point numbers of the same
9700 type.
9701
9702 Semantics:
9703 """"""""""
9704
9705 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9706 nonnegative floating point number.
9707
9708 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9710
9711 Syntax:
9712 """""""
9713
9714 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9715 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9716 all types however.
9717
9718 ::
9719
9720       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9721       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9722       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9723       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9724       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9725
9726 Overview:
9727 """""""""
9728
9729 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9730 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9731 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9732 used, the second argument remains a scalar integer value.
9733
9734 Arguments:
9735 """"""""""
9736
9737 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9738 raise to that power.
9739
9740 Semantics:
9741 """"""""""
9742
9743 This function returns the first value raised to the second power with an
9744 unspecified sequence of rounding operations.
9745
9746 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9748
9749 Syntax:
9750 """""""
9751
9752 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9753 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9754 all types however.
9755
9756 ::
9757
9758       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9759       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9760       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9761       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9762       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9763
9764 Overview:
9765 """""""""
9766
9767 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9768
9769 Arguments:
9770 """"""""""
9771
9772 The argument and return value are floating point numbers of the same
9773 type.
9774
9775 Semantics:
9776 """"""""""
9777
9778 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9779 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9780 conditions in the same way.
9781
9782 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9784
9785 Syntax:
9786 """""""
9787
9788 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9789 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9790 all types however.
9791
9792 ::
9793
9794       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9795       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9796       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9797       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9798       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9799
9800 Overview:
9801 """""""""
9802
9803 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9804
9805 Arguments:
9806 """"""""""
9807
9808 The argument and return value are floating point numbers of the same
9809 type.
9810
9811 Semantics:
9812 """"""""""
9813
9814 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9815 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9816 conditions in the same way.
9817
9818 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9819 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9820
9821 Syntax:
9822 """""""
9823
9824 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9825 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9826 all types however.
9827
9828 ::
9829
9830       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9831       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9832       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9833       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9834       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9835
9836 Overview:
9837 """""""""
9838
9839 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9840 specified (positive or negative) power.
9841
9842 Arguments:
9843 """"""""""
9844
9845 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9846 to raise to that power.
9847
9848 Semantics:
9849 """"""""""
9850
9851 This function returns the first value raised to the second power,
9852 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9853 handles error conditions in the same way.
9854
9855 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9857
9858 Syntax:
9859 """""""
9860
9861 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9862 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9863 all types however.
9864
9865 ::
9866
9867       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9868       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9869       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9870       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9871       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9872
9873 Overview:
9874 """""""""
9875
9876 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9877
9878 Arguments:
9879 """"""""""
9880
9881 The argument and return value are floating point numbers of the same
9882 type.
9883
9884 Semantics:
9885 """"""""""
9886
9887 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9888 would, and handles error conditions in the same way.
9889
9890 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9891 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9892
9893 Syntax:
9894 """""""
9895
9896 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9897 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9898 all types however.
9899
9900 ::
9901
9902       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9903       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9904       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9905       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9906       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9907
9908 Overview:
9909 """""""""
9910
9911 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9912
9913 Arguments:
9914 """"""""""
9915
9916 The argument and return value are floating point numbers of the same
9917 type.
9918
9919 Semantics:
9920 """"""""""
9921
9922 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9923 would, and handles error conditions in the same way.
9924
9925 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9927
9928 Syntax:
9929 """""""
9930
9931 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9932 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9933 all types however.
9934
9935 ::
9936
9937       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9938       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9939       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9940       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9941       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9942
9943 Overview:
9944 """""""""
9945
9946 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9947
9948 Arguments:
9949 """"""""""
9950
9951 The argument and return value are floating point numbers of the same
9952 type.
9953
9954 Semantics:
9955 """"""""""
9956
9957 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9958 would, and handles error conditions in the same way.
9959
9960 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9962
9963 Syntax:
9964 """""""
9965
9966 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9967 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9968 all types however.
9969
9970 ::
9971
9972       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9973       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9974       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9975       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9976       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9977
9978 Overview:
9979 """""""""
9980
9981 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9982
9983 Arguments:
9984 """"""""""
9985
9986 The argument and return value are floating point numbers of the same
9987 type.
9988
9989 Semantics:
9990 """"""""""
9991
9992 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9993 would, and handles error conditions in the same way.
9994
9995 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9997
9998 Syntax:
9999 """""""
10000
10001 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10002 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10003 all types however.
10004
10005 ::
10006
10007       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10008       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10009       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10010       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10011       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10012
10013 Overview:
10014 """""""""
10015
10016 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10017
10018 Arguments:
10019 """"""""""
10020
10021 The argument and return value are floating point numbers of the same
10022 type.
10023
10024 Semantics:
10025 """"""""""
10026
10027 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10028 would, and handles error conditions in the same way.
10029
10030 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10032
10033 Syntax:
10034 """""""
10035
10036 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10037 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10038 all types however.
10039
10040 ::
10041
10042       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10043       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10044       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10045       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10046       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10047
10048 Overview:
10049 """""""""
10050
10051 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10052 operation.
10053
10054 Arguments:
10055 """"""""""
10056
10057 The argument and return value are floating point numbers of the same
10058 type.
10059
10060 Semantics:
10061 """"""""""
10062
10063 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10064 would, and does not set errno.
10065
10066 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10068
10069 Syntax:
10070 """""""
10071
10072 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10073 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10074 all types however.
10075
10076 ::
10077
10078       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10079       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10080       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10081       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10082       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10083
10084 Overview:
10085 """""""""
10086
10087 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10088 operand.
10089
10090 Arguments:
10091 """"""""""
10092
10093 The argument and return value are floating point numbers of the same
10094 type.
10095
10096 Semantics:
10097 """"""""""
10098
10099 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10100 would, and handles error conditions in the same way.
10101
10102 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10104
10105 Syntax:
10106 """""""
10107
10108 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10109 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10110 all types however.
10111
10112 ::
10113
10114       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10115       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10116       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10117       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10118       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10119
10120 Overview:
10121 """""""""
10122
10123 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10124 arguments.
10125
10126
10127 Arguments:
10128 """"""""""
10129
10130 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10131 type.
10132
10133 Semantics:
10134 """"""""""
10135
10136 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10137 fmin.
10138
10139 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10140 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10141 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10142 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10143
10144 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10146
10147 Syntax:
10148 """""""
10149
10150 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10151 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10152 all types however.
10153
10154 ::
10155
10156       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10157       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10158       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10159       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10160       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10161
10162 Overview:
10163 """""""""
10164
10165 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10166 arguments.
10167
10168
10169 Arguments:
10170 """"""""""
10171
10172 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10173 type.
10174
10175 Semantics:
10176 """"""""""
10177 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10178 fmax.
10179
10180 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10181 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10182 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10183 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10184
10185 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10187
10188 Syntax:
10189 """""""
10190
10191 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10192 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10193 all types however.
10194
10195 ::
10196
10197       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10198       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10199       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10200       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10201       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10202
10203 Overview:
10204 """""""""
10205
10206 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10207 first operand and the sign of the second operand.
10208
10209 Arguments:
10210 """"""""""
10211
10212 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10213 type.
10214
10215 Semantics:
10216 """"""""""
10217
10218 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10219 functions would, and handles error conditions in the same way.
10220
10221 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10223
10224 Syntax:
10225 """""""
10226
10227 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10228 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10229 all types however.
10230
10231 ::
10232
10233       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10234       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10235       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10236       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10237       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10238
10239 Overview:
10240 """""""""
10241
10242 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10243
10244 Arguments:
10245 """"""""""
10246
10247 The argument and return value are floating point numbers of the same
10248 type.
10249
10250 Semantics:
10251 """"""""""
10252
10253 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10254 would, and handles error conditions in the same way.
10255
10256 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10258
10259 Syntax:
10260 """""""
10261
10262 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10263 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10264 all types however.
10265
10266 ::
10267
10268       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10269       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10270       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10271       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10272       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10273
10274 Overview:
10275 """""""""
10276
10277 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10278
10279 Arguments:
10280 """"""""""
10281
10282 The argument and return value are floating point numbers of the same
10283 type.
10284
10285 Semantics:
10286 """"""""""
10287
10288 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10289 would, and handles error conditions in the same way.
10290
10291 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10293
10294 Syntax:
10295 """""""
10296
10297 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10298 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10299 all types however.
10300
10301 ::
10302
10303       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10304       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10305       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10306       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10307       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10308
10309 Overview:
10310 """""""""
10311
10312 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10313 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10314
10315 Arguments:
10316 """"""""""
10317
10318 The argument and return value are floating point numbers of the same
10319 type.
10320
10321 Semantics:
10322 """"""""""
10323
10324 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10325 would, and handles error conditions in the same way.
10326
10327 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10329
10330 Syntax:
10331 """""""
10332
10333 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10334 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10335 all types however.
10336
10337 ::
10338
10339       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10340       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10341       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10342       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10343       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10344
10345 Overview:
10346 """""""""
10347
10348 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10349 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10350 operand isn't an integer.
10351
10352 Arguments:
10353 """"""""""
10354
10355 The argument and return value are floating point numbers of the same
10356 type.
10357
10358 Semantics:
10359 """"""""""
10360
10361 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10362 would, and handles error conditions in the same way.
10363
10364 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10366
10367 Syntax:
10368 """""""
10369
10370 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10371 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10372 all types however.
10373
10374 ::
10375
10376       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10377       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10378       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10379       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10380       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10381
10382 Overview:
10383 """""""""
10384
10385 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10386 nearest integer.
10387
10388 Arguments:
10389 """"""""""
10390
10391 The argument and return value are floating point numbers of the same
10392 type.
10393
10394 Semantics:
10395 """"""""""
10396
10397 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10398 functions would, and handles error conditions in the same way.
10399
10400 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10402
10403 Syntax:
10404 """""""
10405
10406 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10407 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10408 all types however.
10409
10410 ::
10411
10412       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10413       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10414       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10415       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10416       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10417
10418 Overview:
10419 """""""""
10420
10421 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10422 nearest integer.
10423
10424 Arguments:
10425 """"""""""
10426
10427 The argument and return value are floating point numbers of the same
10428 type.
10429
10430 Semantics:
10431 """"""""""
10432
10433 This function returns the same values as the libm ``round``
10434 functions would, and handles error conditions in the same way.
10435
10436 Bit Manipulation Intrinsics
10437 ---------------------------
10438
10439 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10440 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10441
10442 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10444
10445 Syntax:
10446 """""""
10447
10448 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10449 integer type.
10450
10451 ::
10452
10453       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10454       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10455       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10456
10457 Overview:
10458 """""""""
10459
10460 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10461 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10462 ``0b7654321``.
10463
10464 Semantics:
10465 """"""""""
10466
10467 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10468 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10469
10470 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10471 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10472
10473 Syntax:
10474 """""""
10475
10476 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10477 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10478
10479 ::
10480
10481       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10482       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10483       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10484
10485 Overview:
10486 """""""""
10487
10488 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10489 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10490 These are useful for performing operations on data that is not in the
10491 target's native byte order.
10492
10493 Semantics:
10494 """"""""""
10495
10496 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10497 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10498 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10499 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10500 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10501 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10502 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10503 respectively).
10504
10505 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10507
10508 Syntax:
10509 """""""
10510
10511 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10512 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10513 support all bit widths or vector types, however.
10514
10515 ::
10516
10517       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10518       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10519       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10520       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10521       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10522       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10523
10524 Overview:
10525 """""""""
10526
10527 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10528 in a value.
10529
10530 Arguments:
10531 """"""""""
10532
10533 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10534 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10535 match the argument type.
10536
10537 Semantics:
10538 """"""""""
10539
10540 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10541 each element of a vector.
10542
10543 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10545
10546 Syntax:
10547 """""""
10548
10549 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10550 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10551 targets support all bit widths or vector types, however.
10552
10553 ::
10554
10555       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10556       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10557       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10558       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10559       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10560       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10561
10562 Overview:
10563 """""""""
10564
10565 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10566 leading zeros in a variable.
10567
10568 Arguments:
10569 """"""""""
10570
10571 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10572 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10573 type must match the first argument type.
10574
10575 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10576 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10577 defined result. Historically some architectures did not provide a
10578 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10579 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10580
10581 Semantics:
10582 """"""""""
10583
10584 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10585 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10586 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10587 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10588 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10589
10590 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10591 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10592
10593 Syntax:
10594 """""""
10595
10596 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10597 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10598 support all bit widths or vector types, however.
10599
10600 ::
10601
10602       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10603       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10604       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10605       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10606       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10607       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10608
10609 Overview:
10610 """""""""
10611
10612 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10613 trailing zeros.
10614
10615 Arguments:
10616 """"""""""
10617
10618 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10619 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10620 type must match the first argument type.
10621
10622 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10623 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10624 defined result. Historically some architectures did not provide a
10625 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10626 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10627
10628 Semantics:
10629 """"""""""
10630
10631 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10632 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10633 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10634 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10635 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10636
10637 .. _int_overflow:
10638
10639 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10640 -----------------------------------
10641
10642 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10643
10644 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10646
10647 Syntax:
10648 """""""
10649
10650 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10651 on any integer bit width.
10652
10653 ::
10654
10655       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10656       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10657       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10658
10659 Overview:
10660 """""""""
10661
10662 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10663 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10664 occurred during the signed summation.
10665
10666 Arguments:
10667 """"""""""
10668
10669 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10670 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10671 bit width. The second element of the result structure must be of type
10672 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10673 addition.
10674
10675 Semantics:
10676 """"""""""
10677
10678 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10679 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10680 first element of which is the signed summation, and the second element
10681 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10682 overflow.
10683
10684 Examples:
10685 """""""""
10686
10687 .. code-block:: llvm
10688
10689       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10690       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10691       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10692       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10693
10694 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10696
10697 Syntax:
10698 """""""
10699
10700 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10701 on any integer bit width.
10702
10703 ::
10704
10705       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10706       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10707       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10708
10709 Overview:
10710 """""""""
10711
10712 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10713 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10714 occurred during the unsigned summation.
10715
10716 Arguments:
10717 """"""""""
10718
10719 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10720 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10721 bit width. The second element of the result structure must be of type
10722 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10723 addition.
10724
10725 Semantics:
10726 """"""""""
10727
10728 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10729 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10730 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10731 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10732
10733 Examples:
10734 """""""""
10735
10736 .. code-block:: llvm
10737
10738       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10739       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10740       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10741       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10742
10743 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10745
10746 Syntax:
10747 """""""
10748
10749 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10750 on any integer bit width.
10751
10752 ::
10753
10754       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10755       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10756       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10757
10758 Overview:
10759 """""""""
10760
10761 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10762 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10763 overflow occurred during the signed subtraction.
10764
10765 Arguments:
10766 """"""""""
10767
10768 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10769 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10770 bit width. The second element of the result structure must be of type
10771 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10772 subtraction.
10773
10774 Semantics:
10775 """"""""""
10776
10777 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10778 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10779 first element of which is the subtraction, and the second element of
10780 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10781 overflow.
10782
10783 Examples:
10784 """""""""
10785
10786 .. code-block:: llvm
10787
10788       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10789       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10790       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10791       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10792
10793 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10794 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10795
10796 Syntax:
10797 """""""
10798
10799 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10800 on any integer bit width.
10801
10802 ::
10803
10804       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10805       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10806       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10807
10808 Overview:
10809 """""""""
10810
10811 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10812 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10813 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10814
10815 Arguments:
10816 """"""""""
10817
10818 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10819 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10820 bit width. The second element of the result structure must be of type
10821 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10822 subtraction.
10823
10824 Semantics:
10825 """"""""""
10826
10827 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10828 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10829 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10830 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10831 overflow.
10832
10833 Examples:
10834 """""""""
10835
10836 .. code-block:: llvm
10837
10838       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10839       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10840       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10841       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10842
10843 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10845
10846 Syntax:
10847 """""""
10848
10849 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10850 on any integer bit width.
10851
10852 ::
10853
10854       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10855       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10856       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10857
10858 Overview:
10859 """""""""
10860
10861 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10862 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10863 overflow occurred during the signed multiplication.
10864
10865 Arguments:
10866 """"""""""
10867
10868 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10869 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10870 bit width. The second element of the result structure must be of type
10871 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10872 multiplication.
10873
10874 Semantics:
10875 """"""""""
10876
10877 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10878 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10879 the first element of which is the multiplication, and the second element
10880 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10881 overflow.
10882
10883 Examples:
10884 """""""""
10885
10886 .. code-block:: llvm
10887
10888       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10889       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10890       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10891       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10892
10893 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10895
10896 Syntax:
10897 """""""
10898
10899 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10900 on any integer bit width.
10901
10902 ::
10903
10904       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10905       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10906       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10907
10908 Overview:
10909 """""""""
10910
10911 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10912 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10913 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10914
10915 Arguments:
10916 """"""""""
10917
10918 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10919 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10920 bit width. The second element of the result structure must be of type
10921 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10922 multiplication.
10923
10924 Semantics:
10925 """"""""""
10926
10927 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10928 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10929 the first element of which is the multiplication, and the second
10930 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10931 resulted in an overflow.
10932
10933 Examples:
10934 """""""""
10935
10936 .. code-block:: llvm
10937
10938       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10939       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10940       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10941       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10942
10943 Specialised Arithmetic Intrinsics
10944 ---------------------------------
10945
10946 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10947 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10948
10949 Syntax:
10950 """""""
10951
10952 ::
10953
10954       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10955       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10956
10957 Overview:
10958 """""""""
10959
10960 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10961 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10962 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10963 defined by IEEE-754-2008 to be:
10964
10965 ::
10966
10967       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10968       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10969       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10970
10971 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10972 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10973 according to section 6.2.
10974
10975 Examples of non-canonical encodings:
10976
10977 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10978   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10979 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10980   encodings.
10981 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10982   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10983   a zero of the same sign by this operation.
10984
10985 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10986 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10987 quiet NaN result.
10988
10989 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10990 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10991 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10992 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10993
10994 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10995
10996 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10997 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10998   to ``(x == y)``
10999
11000 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11001 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11002
11003 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11004 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11005 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11006 usual methods.
11007
11008 The canonicalization operation may be optimized away if:
11009
11010 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11011   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11012 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11013   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11014
11015 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11017
11018 Syntax:
11019 """""""
11020
11021 ::
11022
11023       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11024       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11025
11026 Overview:
11027 """""""""
11028
11029 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11030 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11031 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11032 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11033 and add instructions.
11034
11035 Arguments:
11036 """"""""""
11037
11038 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11039 multiplicands, a and b, and an addend c.
11040
11041 Semantics:
11042 """"""""""
11043
11044 The expression:
11045
11046 ::
11047
11048       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11049
11050 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11051 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11052 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11053 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11054 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11055 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11056
11057 Examples:
11058 """""""""
11059
11060 .. code-block:: llvm
11061
11062       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11063
11064 Half Precision Floating Point Intrinsics
11065 ----------------------------------------
11066
11067 For most target platforms, half precision floating point is a
11068 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11069 but does not support computation in the format.
11070
11071 This means that code must first load the half-precision floating point
11072 value as an i16, then convert it to float with
11073 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11074 then be performed on the float value (including extending to double
11075 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11076 if needed, then converted to i16 with
11077 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11078 i16 value.
11079
11080 .. _int_convert_to_fp16:
11081
11082 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11084
11085 Syntax:
11086 """""""
11087
11088 ::
11089
11090       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11091       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11092
11093 Overview:
11094 """""""""
11095
11096 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11097 conventional floating point type to half precision floating point format.
11098
11099 Arguments:
11100 """"""""""
11101
11102 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11103 converted.
11104
11105 Semantics:
11106 """"""""""
11107
11108 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11109 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11110 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11111
11112 Examples:
11113 """""""""
11114
11115 .. code-block:: llvm
11116
11117       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11118       store i16 %res, i16* @x, align 2
11119
11120 .. _int_convert_from_fp16:
11121
11122 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11123 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11124
11125 Syntax:
11126 """""""
11127
11128 ::
11129
11130       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11131       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11132
11133 Overview:
11134 """""""""
11135
11136 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11137 conversion from half precision floating point format to single precision
11138 floating point format.
11139
11140 Arguments:
11141 """"""""""
11142
11143 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11144 converted.
11145
11146 Semantics:
11147 """"""""""
11148
11149 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11150 conversion from half single precision floating point format to single
11151 precision floating point format. The input half-float value is
11152 represented by an ``i16`` value.
11153
11154 Examples:
11155 """""""""
11156
11157 .. code-block:: llvm
11158
11159       %a = load i16, i16* @x, align 2
11160       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11161
11162 .. _dbg_intrinsics:
11163
11164 Debugger Intrinsics
11165 -------------------
11166
11167 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11168 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11169 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11170 document.
11171
11172 Exception Handling Intrinsics
11173 -----------------------------
11174
11175 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11176 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11177 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11178
11179 .. _int_trampoline:
11180
11181 Trampoline Intrinsics
11182 ---------------------
11183
11184 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11185 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11186 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11187 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11188 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11189 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11190 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11191 extension.
11192
11193 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11194 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11195 It can be created as follows:
11196
11197 .. code-block:: llvm
11198
11199       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11200       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11201       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11202       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11203       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11204
11205 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11206 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11207
11208 .. _int_it:
11209
11210 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11212
11213 Syntax:
11214 """""""
11215
11216 ::
11217
11218       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11219
11220 Overview:
11221 """""""""
11222
11223 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11224 turning it into a trampoline.
11225
11226 Arguments:
11227 """"""""""
11228
11229 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11230 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11231 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11232 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11233 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11234 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11235 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11236 bitcast to an ``i8*``.
11237
11238 Semantics:
11239 """"""""""
11240
11241 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11242 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11243 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11244 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11245 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11246 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11247 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11248 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11249 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11250 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11251 modified, then the effect of any later call to the returned function
11252 pointer is undefined.
11253
11254 .. _int_at:
11255
11256 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11257 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11258
11259 Syntax:
11260 """""""
11261
11262 ::
11263
11264       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11265
11266 Overview:
11267 """""""""
11268
11269 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11270 a trampoline (passed as ``tramp``).
11271
11272 Arguments:
11273 """"""""""
11274
11275 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11276 code filled in by a previous call to
11277 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11278
11279 Semantics:
11280 """"""""""
11281
11282 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11283 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11284 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11285 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11286 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11287
11288 .. _int_mload_mstore:
11289
11290 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11291 ---------------------------------------
11292
11293 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.
11294
11295 .. _int_mload:
11296
11297 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11299
11300 Syntax:
11301 """""""
11302 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11303
11304 ::
11305
11306       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11307       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11308       ;; The data is a vector of pointers to double
11309       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11310       ;; The data is a vector of function pointers
11311       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11312
11313 Overview:
11314 """""""""
11315
11316 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.
11317
11318
11319 Arguments:
11320 """"""""""
11321
11322 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.
11323
11324
11325 Semantics:
11326 """"""""""
11327
11328 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.
11329 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.
11330
11331
11332 ::
11333
11334        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11335
11336        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11337        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11338        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11339
11340 .. _int_mstore:
11341
11342 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11343 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11344
11345 Syntax:
11346 """""""
11347 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11348
11349 ::
11350
11351        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11352        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11353        ;; The data is a vector of pointers to double
11354        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11355        ;; The data is a vector of function pointers
11356        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11357
11358 Overview:
11359 """""""""
11360
11361 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.
11362
11363 Arguments:
11364 """"""""""
11365
11366 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.
11367
11368
11369 Semantics:
11370 """"""""""
11371
11372 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.
11373 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.
11374
11375 ::
11376
11377        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11378
11379        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11380        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11381        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11382        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11383
11384
11385 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11386 -------------------------------------------
11387
11388 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.
11389
11390 .. _int_mgather:
11391
11392 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11393 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11394
11395 Syntax:
11396 """""""
11397 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11398
11399 ::
11400
11401       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11402       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11403       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11404
11405 Overview:
11406 """""""""
11407
11408 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.
11409
11410
11411 Arguments:
11412 """"""""""
11413
11414 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.
11415
11416
11417 Semantics:
11418 """"""""""
11419
11420 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.
11421 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.
11422
11423
11424 ::
11425
11426        %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>)
11427
11428        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11429        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11430        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11431        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11432        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11433
11434        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11435        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11436        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11437        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11438
11439        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11440        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11441        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11442        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11443
11444 .. _int_mscatter:
11445
11446 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11448
11449 Syntax:
11450 """""""
11451 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11452
11453 ::
11454
11455        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11456        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11457        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11458
11459 Overview:
11460 """""""""
11461
11462 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.
11463
11464 Arguments:
11465 """"""""""
11466
11467 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.
11468
11469
11470 Semantics:
11471 """"""""""
11472
11473 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11474
11475 ::
11476
11477        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11478        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11479
11480        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11481        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11482        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11483        ..
11484        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11485        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11486        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11487        ..
11488        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11489        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11490        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11491        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11492        ..
11493        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11494
11495
11496 Memory Use Markers
11497 ------------------
11498
11499 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11500 memory objects and ranges where variables are immutable.
11501
11502 .. _int_lifestart:
11503
11504 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11505 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11506
11507 Syntax:
11508 """""""
11509
11510 ::
11511
11512       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11513
11514 Overview:
11515 """""""""
11516
11517 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11518 object's lifetime.
11519
11520 Arguments:
11521 """"""""""
11522
11523 The first argument is a constant integer representing the size of the
11524 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11525 to the object.
11526
11527 Semantics:
11528 """"""""""
11529
11530 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11531 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11532 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11533 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11534
11535 .. _int_lifeend:
11536
11537 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11538 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11539
11540 Syntax:
11541 """""""
11542
11543 ::
11544
11545       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11546
11547 Overview:
11548 """""""""
11549
11550 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11551 object's lifetime.
11552
11553 Arguments:
11554 """"""""""
11555
11556 The first argument is a constant integer representing the size of the
11557 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11558 to the object.
11559
11560 Semantics:
11561 """"""""""
11562
11563 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11564 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11565 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11566 object following this intrinsic may be removed as dead.
11567
11568 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11570
11571 Syntax:
11572 """""""
11573
11574 ::
11575
11576       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11577
11578 Overview:
11579 """""""""
11580
11581 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11582 a memory object will not change.
11583
11584 Arguments:
11585 """"""""""
11586
11587 The first argument is a constant integer representing the size of the
11588 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11589 to the object.
11590
11591 Semantics:
11592 """"""""""
11593
11594 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11595 the return value, the referenced memory location is constant and
11596 unchanging.
11597
11598 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11600
11601 Syntax:
11602 """""""
11603
11604 ::
11605
11606       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11607
11608 Overview:
11609 """""""""
11610
11611 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11612 memory object are mutable.
11613
11614 Arguments:
11615 """"""""""
11616
11617 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11618 The second argument is a constant integer representing the size of the
11619 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11620 pointer to the object.
11621
11622 Semantics:
11623 """"""""""
11624
11625 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11626
11627 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11629
11630 Syntax:
11631 """""""
11632
11633 ::
11634
11635       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11636
11637 Overview:
11638 """""""""
11639
11640 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11641 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11642 value that does not carry the invariant information.
11643
11644
11645 Arguments:
11646 """"""""""
11647
11648 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11649 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11650
11651 Semantics:
11652 """"""""""
11653
11654 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11655 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11656
11657 General Intrinsics
11658 ------------------
11659
11660 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11661 purpose.
11662
11663 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11664 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11665
11666 Syntax:
11667 """""""
11668
11669 ::
11670
11671       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11672
11673 Overview:
11674 """""""""
11675
11676 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11677
11678 Arguments:
11679 """"""""""
11680
11681 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11682 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11683 source file name, and the last argument is the line number.
11684
11685 Semantics:
11686 """"""""""
11687
11688 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11689 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11690 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11691 ignored by code generation and optimization.
11692
11693 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11695
11696 Syntax:
11697 """""""
11698
11699 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11700 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11701 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11702 '``0``'.
11703
11704 ::
11705
11706       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11707       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11708       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11709       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11710       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11711
11712 Overview:
11713 """""""""
11714
11715 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11716
11717 Arguments:
11718 """"""""""
11719
11720 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11721 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11722 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11723 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11724
11725 Semantics:
11726 """"""""""
11727
11728 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11729 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11730 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11731 generation and optimization.
11732
11733 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11734 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11735
11736 Syntax:
11737 """""""
11738
11739 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11740 any integer bit width.
11741
11742 ::
11743
11744       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11745       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11746       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11747       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11748       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11749
11750 Overview:
11751 """""""""
11752
11753 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11754
11755 Arguments:
11756 """"""""""
11757
11758 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11759 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11760 global string which is the source file name, and the last argument is
11761 the line number. It returns the value of the first argument.
11762
11763 Semantics:
11764 """"""""""
11765
11766 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11767 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11768 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11769 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11770
11771 '``llvm.trap``' Intrinsic
11772 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11773
11774 Syntax:
11775 """""""
11776
11777 ::
11778
11779       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11780
11781 Overview:
11782 """""""""
11783
11784 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11785
11786 Arguments:
11787 """"""""""
11788
11789 None.
11790
11791 Semantics:
11792 """"""""""
11793
11794 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11795 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11796 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11797
11798 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11800
11801 Syntax:
11802 """""""
11803
11804 ::
11805
11806       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11807
11808 Overview:
11809 """""""""
11810
11811 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11812
11813 Arguments:
11814 """"""""""
11815
11816 None.
11817
11818 Semantics:
11819 """"""""""
11820
11821 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11822 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11823 debugger.
11824
11825 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11826 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11827
11828 Syntax:
11829 """""""
11830
11831 ::
11832
11833       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11834
11835 Overview:
11836 """""""""
11837
11838 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11839 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11840 is placed on the stack before local variables.
11841
11842 Arguments:
11843 """"""""""
11844
11845 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11846 The first argument is the value loaded from the stack guard
11847 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11848 enough space to hold the value of the guard.
11849
11850 Semantics:
11851 """"""""""
11852
11853 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11854 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11855 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11856 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11857 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11858 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11859 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11860
11861 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11863
11864 Syntax:
11865 """""""
11866
11867 ::
11868
11869       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11870
11871 Overview:
11872 """""""""
11873
11874 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11875 created stack protector and if they are not equal calls the
11876 ``__stack_chk_fail()`` function.
11877
11878 Arguments:
11879 """"""""""
11880
11881 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11882 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11883
11884 Semantics:
11885 """"""""""
11886
11887 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11888 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11889 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11890
11891 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11892 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11893 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11894 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11895 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11896 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11897 codegen after the tail call decision has occurred.
11898
11899 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11900 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11901
11902 Syntax:
11903 """""""
11904
11905 ::
11906
11907       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11908       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11909
11910 Overview:
11911 """""""""
11912
11913 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11914 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11915 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11916 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11917 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11918 other object.
11919
11920 Arguments:
11921 """"""""""
11922
11923 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11924 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11925 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11926 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11927 only accepts constants.
11928
11929 Semantics:
11930 """"""""""
11931
11932 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11933 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11934 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11935 on the ``min`` argument).
11936
11937 '``llvm.expect``' Intrinsic
11938 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11939
11940 Syntax:
11941 """""""
11942
11943 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11944 integer bit width.
11945
11946 ::
11947
11948       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11949       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11950       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11951
11952 Overview:
11953 """""""""
11954
11955 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11956 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11957
11958 Arguments:
11959 """"""""""
11960
11961 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11962 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11963 constant value, variables are not allowed.
11964
11965 Semantics:
11966 """"""""""
11967
11968 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11969
11970 .. _int_assume:
11971
11972 '``llvm.assume``' Intrinsic
11973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11974
11975 Syntax:
11976 """""""
11977
11978 ::
11979
11980       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11981
11982 Overview:
11983 """""""""
11984
11985 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11986 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11987 of the code.
11988
11989 Arguments:
11990 """"""""""
11991
11992 The condition which the optimizer may assume is always true.
11993
11994 Semantics:
11995 """"""""""
11996
11997 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11998 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11999 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12000 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12001 violated during execution, the behavior is undefined.
12002
12003 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12004 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12005 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12006 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12007 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12008 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12009 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12010 optimizer.
12011
12012 .. _bitset.test:
12013
12014 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12016
12017 Syntax:
12018 """""""
12019
12020 ::
12021
12022       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12023
12024
12025 Arguments:
12026 """"""""""
12027
12028 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12029 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12030
12031 Overview:
12032 """""""""
12033
12034 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12035 member of the given bitset.
12036
12037 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12039
12040 Syntax:
12041 """""""
12042
12043 ::
12044
12045       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12046
12047 Overview:
12048 """""""""
12049
12050 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12051 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12052 with an invoke instruction.
12053
12054 Arguments:
12055 """"""""""
12056
12057 None.
12058
12059 Semantics:
12060 """"""""""
12061
12062 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12063 by codegen.
12064
12065 Stack Map Intrinsics
12066 --------------------
12067
12068 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12069 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12070 are described in :doc:`StackMaps`.