Expand LangRef.html's documentation on LLVM's inline assembly.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 .. _namedtypes:
498
499 Structure Types
500 ---------------
501
502 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
503 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
504 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
505 to forward declare a type that is not yet available.
506
507 An example of a identified structure specification is:
508
509 .. code-block:: llvm
510
511     %mytype = type { %mytype*, i32 }
512
513 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
514 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
515
516 .. _globalvars:
517
518 Global Variables
519 ----------------
520
521 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
522 instead of run-time.
523
524 Global variable definitions must be initialized.
525
526 Global variables in other translation units can also be declared, in which
527 case they don't have an initializer.
528
529 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
530 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
531
532 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
533 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
534 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
535 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
536 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
537 variable.
538
539 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
540 constant, even if the final definition of the global is not. This
541 capability can be used to enable slightly better optimization of the
542 program, but requires the language definition to guarantee that
543 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
544 units that do not include the definition.
545
546 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
547 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
548 always define a pointer to their "content" type because they describe a
549 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
550 pointers.
551
552 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
553 that the address is not significant, only the content. Constants marked
554 like this can be merged with other constants if they have the same
555 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
556 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
557 whose address is significant.
558
559 A global variable may be declared to reside in a target-specific
560 numbered address space. For targets that support them, address spaces
561 may affect how optimizations are performed and/or what target
562 instructions are used to access the variable. The default address space
563 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
564
565 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
566 target supports it, it will emit globals to the section specified.
567 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
568 support.
569
570 By default, global initializers are optimized by assuming that global
571 variables defined within the module are not modified from their
572 initial values before the start of the global initializer.  This is
573 true even for variables potentially accessible from outside the
574 module, including those with external linkage or appearing in
575 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
576 by marking the variable with ``externally_initialized``.
577
578 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
579 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
580 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
581 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
582 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
583 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
584 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
585 assume that the globals are densely packed in their section and try to
586 iterate over them as an array, alignment padding would break this
587 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
588
589 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
590
591 Variables and aliases can have a
592 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
593
594 Syntax::
595
596     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
597                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
598                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
599                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
600                          [, align <Alignment>]
601
602 For example, the following defines a global in a numbered address space
603 with an initializer, section, and alignment:
604
605 .. code-block:: llvm
606
607     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
608
609 The following example just declares a global variable
610
611 .. code-block:: llvm
612
613    @G = external global i32
614
615 The following example defines a thread-local global with the
616 ``initialexec`` TLS model:
617
618 .. code-block:: llvm
619
620     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
621
622 .. _functionstructure:
623
624 Functions
625 ---------
626
627 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
628 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
629 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
630 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
631 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
632 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
633 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
634 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
635 an optional section, an optional alignment,
636 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
637 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
638 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
639 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
640 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
641
642 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
643 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
644 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
645 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
646 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
647 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
648 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
649 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
650 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
651
652 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
653 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
654 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
655 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
656 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
657 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
658 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
659 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
660 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
661
662 The first basic block in a function is special in two ways: it is
663 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
664 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
665 the entry block of a function). Because the block can have no
666 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
667
668 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
669 target supports it, it will emit functions to the section specified.
670 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
671
672 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
673 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
674 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
675 is specified, the function is forced to have at least that much
676 alignment. All alignments must be a power of 2.
677
678 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
679 be significant and two identical functions can be merged.
680
681 Syntax::
682
683     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
684            [cconv] [ret attrs]
685            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
686            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
687            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
688            [personality Constant] { ... }
689
690 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
691 argument is of the following form
692
693 Syntax::
694
695    <type> [parameter Attrs] [name]
696
697
698 .. _langref_aliases:
699
700 Aliases
701 -------
702
703 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
704 are just a new symbol and metadata for an existing position.
705
706 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
707 constant expression.
708
709 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
710 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
711 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
712
713 Syntax::
714
715     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
716
717 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
718 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
719 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
720
721 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
722 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
723 to the same content.
724
725 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
726 some can only be checked when producing an object file:
727
728 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
729   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
730
731 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
732   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
733   object file.
734
735 * No global value in the expression can be a declaration, since that
736   would require a relocation, which is not possible.
737
738 .. _langref_comdats:
739
740 Comdats
741 -------
742
743 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
744
745 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
746 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
747 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
748 aliasee computes to, if any.
749
750 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
751 choose between keys in two different object files.
752
753 Syntax::
754
755     $<Name> = comdat SelectionKind
756
757 The selection kind must be one of the following:
758
759 ``any``
760     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
761 ``exactmatch``
762     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
763     same data.
764 ``largest``
765     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
766 ``noduplicates``
767     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
768 ``samesize``
769     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
770     same amount of data.
771
772 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
773 ``any`` as a selection kind.
774
775 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
776 the COMDAT key's section is the largest:
777
778 .. code-block:: llvm
779
780    $foo = comdat largest
781    @foo = global i32 2, comdat($foo)
782
783    define void @bar() comdat($foo) {
784      ret void
785    }
786
787 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
788 the global name:
789
790 .. code-block:: llvm
791
792   $foo = comdat any
793   @foo = global i32 2, comdat
794
795
796 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
797 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
798 and another COMDAT section with selection kind
799 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
800 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
801
802 There are some restrictions on the properties of the global object.
803 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
804 targeting COFF.
805 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
806 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
807 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
808 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
809 if a collision occurs in the symbol table.
810
811 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
812 For example:
813
814 .. code-block:: llvm
815
816    $foo = comdat any
817    $bar = comdat any
818    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
819    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
820
821 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
822 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
823 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
824 sections.
825
826 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
827 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
828 COMDAT IR.  This arises when the code generator is configured to emit globals
829 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
830 is supplied to `llc`).
831
832 .. _namedmetadatastructure:
833
834 Named Metadata
835 --------------
836
837 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
838 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
839 operands for a named metadata.
840
841 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
842    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
843    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
844    are still valid, which allows any character to be part of a name.
845
846 Syntax::
847
848     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
849     !0 = !{!"zero"}
850     !1 = !{!"one"}
851     !2 = !{!"two"}
852     ; A named metadata.
853     !name = !{!0, !1, !2}
854
855 .. _paramattrs:
856
857 Parameter Attributes
858 --------------------
859
860 The return type and each parameter of a function type may have a set of
861 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
862 used to communicate additional information about the result or
863 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
864 of the function, not of the function type, so functions with different
865 parameter attributes can have the same function type.
866
867 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
868 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
869 For example:
870
871 .. code-block:: llvm
872
873     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
874     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
875     declare signext i8 @returns_signed_char()
876
877 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
878 ``readonly``) come immediately after the argument list.
879
880 Currently, only the following parameter attributes are defined:
881
882 ``zeroext``
883     This indicates to the code generator that the parameter or return
884     value should be zero-extended to the extent required by the target's
885     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
886     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
887 ``signext``
888     This indicates to the code generator that the parameter or return
889     value should be sign-extended to the extent required by the target's
890     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
891     the callee (for a return value).
892 ``inreg``
893     This indicates that this parameter or return value should be treated
894     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
895     a function call or return (usually, by putting it in a register as
896     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
897     two different kinds of registers). Use of this attribute is
898     target-specific.
899 ``byval``
900     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
901     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
902     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
903     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
904     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
905     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
906     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
907     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
908     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
909     values.
910
911     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
912     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
913     form and the known alignment of the pointer specified to the call
914     site. If the alignment is not specified, then the code generator
915     makes a target-specific assumption.
916
917 .. _attr_inalloca:
918
919 ``inalloca``
920
921     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
922     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
923     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
924     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
925     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
926     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
927
928     An argument allocation may be used by a call at most once because
929     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
930     used in conjunction with other attributes that affect argument
931     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
932     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
933     large aggregate return values, which means that frontend authors
934     must lower them with ``sret`` pointers.
935
936     When the call site is reached, the argument allocation must have
937     been the most recent stack allocation that is still live, or the
938     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
939     space after an argument allocation and before its call site, but it
940     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
941     <int_stackrestore>`.
942
943     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
944     attribute.
945
946 ``sret``
947     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
948     structure that is the return value of the function in the source
949     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
950     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
951     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
952     the first parameter. This is not a valid attribute for return
953     values.
954
955 ``align <n>``
956     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
957     have the specified alignment.
958
959     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
960     ``byval`` attribute.
961
962 .. _noalias:
963
964 ``noalias``
965     This indicates that objects accessed via pointer values
966     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
967     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
968     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
969     also has additional semantics described below. The caller shares the
970     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
971     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
972     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
973
974     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
975     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
976
977     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
978     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
979     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
980     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
981     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
982     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
983     storage for any other object accessible to the caller.
984
985 ``nocapture``
986     This indicates that the callee does not make any copies of the
987     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
988     attribute for return values.
989
990 .. _nest:
991
992 ``nest``
993     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
994     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
995     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
996
997 ``returned``
998     This indicates that the function always returns the argument as its return
999     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1000     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1001     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1002     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1003     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1004     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1005
1006 ``nonnull``
1007     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1008     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1009     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1010     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1011     is non-null.
1012
1013 ``dereferenceable(<n>)``
1014     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1015     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1016     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1017     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1018     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1019     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1020     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1021     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1022     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1023
1024 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1025     This indicates that the parameter or return value isn't both
1026     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1027     time.  All non-null pointers tagged with
1028     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1029     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1030     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1031     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1032     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1033     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1034     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1035     pointer typed parameters.
1036
1037 .. _gc:
1038
1039 Garbage Collector Strategy Names
1040 --------------------------------
1041
1042 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1043 string:
1044
1045 .. code-block:: llvm
1046
1047     define void @f() gc "name" { ... }
1048
1049 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1050 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1051 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1052 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1053 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1054 which can interoperate with a collector provided externally.
1055
1056 .. _prefixdata:
1057
1058 Prefix Data
1059 -----------
1060
1061 Prefix data is data associated with a function which the code
1062 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1063 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1064 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1065 available through the function pointer while still allowing the
1066 function pointer to be called.
1067
1068 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1069 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1070 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1071 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1072 with a single ``i32``,
1073
1074 .. code-block:: llvm
1075
1076     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1077
1078 The prefix data can be referenced as,
1079
1080 .. code-block:: llvm
1081
1082     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1083     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1084     %b = load i32, i32* %a
1085
1086 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1087 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1088 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1089 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1090 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1091 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1092 data.
1093
1094 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1095 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1096 optimizers but will not be emitted in the object file.
1097
1098 .. _prologuedata:
1099
1100 Prologue Data
1101 -------------
1102
1103 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1104 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1105 function hot-patching and instrumentation.
1106
1107 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1108 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1109 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1110 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1111 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1112 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1113 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1114 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1115
1116 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1117 which encodes the ``nop`` instruction:
1118
1119 .. code-block:: llvm
1120
1121     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1122
1123 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1124 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1125 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1126
1127 .. code-block:: llvm
1128
1129     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1130
1131     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1132
1133 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1134 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1135 optimizers but will not be emitted in the object file.
1136
1137 .. _personalityfn:
1138
1139 Personality Function
1140 --------------------
1141
1142 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1143 to use for exception handling.
1144
1145 .. _attrgrp:
1146
1147 Attribute Groups
1148 ----------------
1149
1150 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1151 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1152 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1153 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1154 group will capture the important command line flags used to build that file.
1155
1156 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1157 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1158 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1159 different groups are merged.
1160
1161 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1162 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1163
1164 .. code-block:: llvm
1165
1166    ; Target-independent attributes:
1167    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1168
1169    ; Target-dependent attributes:
1170    attributes #1 = { "no-sse" }
1171
1172    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1173    define void @f() #0 #1 { ... }
1174
1175 .. _fnattrs:
1176
1177 Function Attributes
1178 -------------------
1179
1180 Function attributes are set to communicate additional information about
1181 a function. Function attributes are considered to be part of the
1182 function, not of the function type, so functions with different function
1183 attributes can have the same function type.
1184
1185 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1186 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1187 example:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191     define void @f() noinline { ... }
1192     define void @f() alwaysinline { ... }
1193     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1194     define void @f() optsize { ... }
1195
1196 ``alignstack(<n>)``
1197     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1198     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1199     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1200     parentheses.
1201 ``alwaysinline``
1202     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1203     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1204     inlining size threshold for this caller.
1205 ``builtin``
1206     This indicates that the callee function at a call site should be
1207     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1208     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1209     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1210     attribute.
1211 ``cold``
1212     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1213     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1214     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1215     weight.
1216 ``convergent``
1217     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1218     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1219     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1220     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1221     original position in the program, where control equivalence is defined as
1222     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1223 ``inlinehint``
1224     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1225     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1226     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1227     inliner.
1228 ``jumptable``
1229     This attribute indicates that the function should be added to a
1230     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1231     references to this function should be replaced with a reference to the
1232     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1233     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1234     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1235     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1236 ``minsize``
1237     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1238     passes make choices that keep the code size of this function as small
1239     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1240     performance in order to minimize the size of the generated code.
1241 ``naked``
1242     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1243     function. This can have very system-specific consequences.
1244 ``nobuiltin``
1245     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1246     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1247     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1248     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1249     and on function declarations and definitions.
1250 ``noduplicate``
1251     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1252     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1253     within its parent function, but may not be duplicated within
1254     its parent function.
1255
1256     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1257     be an inlining candidate, provided that the call is not
1258     duplicated by inlining. That implies that the function has
1259     internal linkage and only has one call site, so the original
1260     call is dead after inlining.
1261 ``noimplicitfloat``
1262     This attributes disables implicit floating point instructions.
1263 ``noinline``
1264     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1265     function in any situation. This attribute may not be used together
1266     with the ``alwaysinline`` attribute.
1267 ``nonlazybind``
1268     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1269     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1270     startup time if the function is not called during program startup.
1271 ``noredzone``
1272     This attribute indicates that the code generator should not use a
1273     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1274 ``noreturn``
1275     This function attribute indicates that the function never returns
1276     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1277     function ever does dynamically return.
1278 ``nounwind``
1279     This function attribute indicates that the function never raises an
1280     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1281     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1282     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1283     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1284     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1285 ``optnone``
1286     This function attribute indicates that the function is not optimized
1287     by any optimization or code generator passes with the
1288     exception of interprocedural optimization passes.
1289     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1290     attribute; this attribute is also incompatible
1291     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1292
1293     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1294     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1295     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1296     candidates for inlining into the body of this function.
1297 ``optsize``
1298     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1299     passes make choices that keep the code size of this function low,
1300     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1301     long as they do not significantly impact runtime performance.
1302 ``readnone``
1303     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1304     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1305     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1306     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1307     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1308     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1309     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1310     the ``C++`` exception throwing methods.
1311
1312     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1313     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1314     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1315 ``readonly``
1316     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1317     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1318     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1319     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1320     state that may be set in the caller. A readonly function always
1321     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1322     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1323     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1324     methods.
1325
1326     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1327     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1328     the pointer points to.
1329 ``returns_twice``
1330     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1331     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1332     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1333     functions.
1334 ``safestack``
1335     This attribute indicates that
1336     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1337     protection is enabled for this function.
1338
1339     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1340     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1341     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1342     function will have a ``safestack`` attribute.
1343 ``sanitize_address``
1344     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1345     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1346 ``sanitize_memory``
1347     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1348     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1349 ``sanitize_thread``
1350     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1351     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1352 ``ssp``
1353     This attribute indicates that the function should emit a stack
1354     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1355     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1356     return from the function to see if it has been overwritten. A
1357     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1358     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1359
1360     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1361     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1362     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1363       ``ssp-buffer-size``.
1364
1365     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1366     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1367
1368     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1369     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1370     function will have an ``ssp`` attribute.
1371 ``sspreq``
1372     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1373     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1374     attribute.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378     The specific layout rules are:
1379
1380     #. Large arrays and structures containing large arrays
1381        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1382     #. Small arrays and structures containing small arrays
1383        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1384     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1385        protector.
1386
1387     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1388     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1389     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1390     an ``sspreq`` attribute.
1391 ``sspstrong``
1392     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1393     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1394     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1395     will enable protectors for functions with:
1396
1397     - Arrays of any size and type
1398     - Aggregates containing an array of any size and type.
1399     - Calls to alloca().
1400     - Local variables that have had their address taken.
1401
1402     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1403     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1404     The specific layout rules are:
1405
1406     #. Large arrays and structures containing large arrays
1407        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1408     #. Small arrays and structures containing small arrays
1409        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1410     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1411        protector.
1412
1413     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1414
1415     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1416     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1417     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1418 ``"thunk"``
1419     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1420     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1421     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1422     match the thunk target prototype.
1423 ``uwtable``
1424     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1425     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1426     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1427     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1428     units.
1429
1430 .. _moduleasm:
1431
1432 Module-Level Inline Assembly
1433 ----------------------------
1434
1435 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1436 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1437 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1438 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1439
1440 .. code-block:: llvm
1441
1442     module asm "inline asm code goes here"
1443     module asm "more can go here"
1444
1445 The strings can contain any character by escaping non-printable
1446 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1447 two digit hex code for the number.
1448
1449 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1450 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1451
1452 .. _langref_datalayout:
1453
1454 Data Layout
1455 -----------
1456
1457 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1458 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1459 simply:
1460
1461 .. code-block:: llvm
1462
1463     target datalayout = "layout specification"
1464
1465 The *layout specification* consists of a list of specifications
1466 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1467 with a letter and may include other information after the letter to
1468 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1469 as follows:
1470
1471 ``E``
1472     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1473     the bits with the most significance have the lowest address
1474     location.
1475 ``e``
1476     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1477     is, the bits with the least significance have the lowest address
1478     location.
1479 ``S<size>``
1480     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1481     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1482     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1483     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1484     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1485     alignment promotions.
1486 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1487     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1488     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1489     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1490     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1491     in the range [1,2^23).
1492 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1493     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1494     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1495 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1496     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1497     ``<size>``.
1498 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1499     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1500     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1501     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1502     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1503     targets.
1504 ``a:<abi>:<pref>``
1505     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1506 ``m:<mangling>``
1507     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1508     options are
1509
1510     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1511     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1512     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1513       symbols get a ``_`` prefix.
1514     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1515       functions also get a suffix based on the frame size.
1516 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1517     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1518     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1519     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1520     this set are considered to support most general arithmetic operations
1521     efficiently.
1522
1523 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1524 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1525 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1526
1527 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1528 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1529 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1530 specifications are given in this list:
1531
1532 -  ``E`` - big endian
1533 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1534 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1535    same as the default address space.
1536 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1537 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1538 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1539 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1540 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1541 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1542    alignment of 64-bits
1543 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1544 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1545 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1546 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1547 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1548 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1549 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1550
1551 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1552 following rules:
1553
1554 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1555    that specification is used.
1556 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1557    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1558    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1559    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1560    given the default specifications above, the i7 type will use the
1561    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1562    alignment of i64 (largest specified).
1563 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1564    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1565    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1566    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1567
1568 The function of the data layout string may not be what you expect.
1569 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1570 the code generator should use.
1571
1572 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1573 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1574 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1575 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1576 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1577 don't specify the string, the default specifications will be used to
1578 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1579 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1580 these default specifications.
1581
1582 .. _langref_triple:
1583
1584 Target Triple
1585 -------------
1586
1587 A module may specify a target triple string that describes the target
1588 host. The syntax for the target triple is simply:
1589
1590 .. code-block:: llvm
1591
1592     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1593
1594 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1595 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1596
1597 ::
1598
1599     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1600     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1601
1602 This information is passed along to the backend so that it generates
1603 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1604 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1605
1606 .. _pointeraliasing:
1607
1608 Pointer Aliasing Rules
1609 ----------------------
1610
1611 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1612 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1613 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1614 to the following rules:
1615
1616 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1617    value it is *based* on.
1618 -  An address of a global variable is associated with the address range
1619    of the variable's storage.
1620 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1621    address range of the allocated storage.
1622 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1623    address.
1624 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1625    a function not defined within LLVM may be associated with address
1626    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1627    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1628    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1629
1630 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1631 following rules:
1632
1633 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1634    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1635 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1636    ``bitcast``.
1637 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1638    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1639    the pointer's value.
1640 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1641
1642 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1643 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1644
1645 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1646 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1647 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1648 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1649 alignment of the store.
1650
1651 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1652 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1653 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1654 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1655 alias analysis.
1656
1657 .. _volatile:
1658
1659 Volatile Memory Accesses
1660 ------------------------
1661
1662 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1663 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1664 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1665 volatile operations or change their order of execution relative to other
1666 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1667 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1668 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1669
1670 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1671 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1672 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1673 target-legal volatile load/store instructions.
1674
1675 .. admonition:: Rationale
1676
1677  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1678  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1679  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1680  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1681  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1682  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1683  do not violate the frontend's contract with the language.
1684
1685 .. _memmodel:
1686
1687 Memory Model for Concurrent Operations
1688 --------------------------------------
1689
1690 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1691 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1692 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1693 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1694
1695 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1696
1697 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1698 that
1699
1700 -  Is a superset of single-thread program order, and
1701 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1702    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1703    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1704    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1705    Constraints <ordering>`).
1706
1707 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1708 between a thread and signals executing inside that thread.
1709
1710 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1711 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1712 (defined) write operations (store instructions, atomic
1713 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1714 section, initialized globals are considered to have a write of the
1715 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1716 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1717 may see any write to the same byte, except:
1718
1719 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1720    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1721    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1722 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1723    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1724
1725 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1726
1727 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1728    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1729    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1730    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1731    synchronization.)
1732 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1733    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1734 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1735    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1736 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1737    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1738    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1739    constraints on how the choice is made.
1740 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1741
1742 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1743 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1744 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1745 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1746 than one instruction to read the series of bytes.
1747
1748 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1749 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1750 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1751 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1752 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1753 from an address, introducing a store can change a load that may see
1754 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1755
1756 .. _ordering:
1757
1758 Atomic Memory Ordering Constraints
1759 ----------------------------------
1760
1761 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1762 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1763 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1764 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1765 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1766 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1767 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1768 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1769 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1770 differently since they don't take an address. See that instruction's
1771 documentation for details.
1772
1773 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1774 :doc:`Atomics`.
1775
1776 ``unordered``
1777     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1778     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1779     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1780     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1781     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1782     to make them atomic in any interesting way.
1783 ``monotonic``
1784     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1785     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1786     address. All modification orders must be compatible with the
1787     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1788     orders can be combined to a global total order for the whole program
1789     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1790     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1791     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1792     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1793     happens before another atomic read of the same address, the later
1794     read must see the same value or a later value in the address's
1795     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1796     stronger) operations on the same address. If an address is written
1797     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1798     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1799     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1800     ``memory_order_relaxed``.
1801 ``acquire``
1802     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1803     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1804     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1805 ``release``
1806     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1807     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1808     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1809     complete description; see the C++0x definition of a release
1810     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_release``.
1812 ``acq_rel`` (acquire+release)
1813     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1814     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1815 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1816     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1817     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1818     writes), there is a global total order on all
1819     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1820     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1821     modification orders of all the affected addresses. Each
1822     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1823     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1824     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1825
1826 .. _singlethread:
1827
1828 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1829 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1830 other operations running in the same thread (for example, in signal
1831 handlers).
1832
1833 .. _fastmath:
1834
1835 Fast-Math Flags
1836 ---------------
1837
1838 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1839 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1840 :ref:`frem <i_frem>`) have the following flags that can be set to enable
1841 otherwise unsafe floating point operations
1842
1843 ``nnan``
1844    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1845    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1846    NaNs, but the value of the result is undefined.
1847
1848 ``ninf``
1849    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1850    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1851    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1852
1853 ``nsz``
1854    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1855    argument or result as insignificant.
1856
1857 ``arcp``
1858    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1859    argument rather than perform division.
1860
1861 ``fast``
1862    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1863    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1864    flag implies all the others.
1865
1866 .. _uselistorder:
1867
1868 Use-list Order Directives
1869 -------------------------
1870
1871 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1872 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1873 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1874 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1875
1876 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1877 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1878 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1879
1880 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1881 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1882 function's scope.
1883
1884 :Syntax:
1885
1886 ::
1887
1888     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1889     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1890
1891 :Examples:
1892
1893 ::
1894
1895     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1896     entry:
1897       ; ... instructions ...
1898     bb:
1899       ; ... instructions ...
1900
1901       ; At function scope.
1902       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1903       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1904     }
1905
1906     ; At global scope.
1907     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1908     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1909     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1910     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1911
1912 .. _typesystem:
1913
1914 Type System
1915 ===========
1916
1917 The LLVM type system is one of the most important features of the
1918 intermediate representation. Being typed enables a number of
1919 optimizations to be performed on the intermediate representation
1920 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1921 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1922 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1923 not feasible to perform on normal three address code representations.
1924
1925 .. _t_void:
1926
1927 Void Type
1928 ---------
1929
1930 :Overview:
1931
1932
1933 The void type does not represent any value and has no size.
1934
1935 :Syntax:
1936
1937
1938 ::
1939
1940       void
1941
1942
1943 .. _t_function:
1944
1945 Function Type
1946 -------------
1947
1948 :Overview:
1949
1950
1951 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1952 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1953 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1954 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1955
1956 :Syntax:
1957
1958 ::
1959
1960       <returntype> (<parameter list>)
1961
1962 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1963 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1964 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1965 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1966 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1967 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1968
1969 :Examples:
1970
1971 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1972 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1973 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1974 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1975 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1976 | ``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. |
1977 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1978 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1979 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1980
1981 .. _t_firstclass:
1982
1983 First Class Types
1984 -----------------
1985
1986 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1987 Values of these types are the only ones which can be produced by
1988 instructions.
1989
1990 .. _t_single_value:
1991
1992 Single Value Types
1993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1994
1995 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
1996
1997 .. _t_integer:
1998
1999 Integer Type
2000 """"""""""""
2001
2002 :Overview:
2003
2004 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2005 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2006 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2007
2008 :Syntax:
2009
2010 ::
2011
2012       iN
2013
2014 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2015 value.
2016
2017 Examples:
2018 *********
2019
2020 +----------------+------------------------------------------------+
2021 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2022 +----------------+------------------------------------------------+
2023 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2024 +----------------+------------------------------------------------+
2025 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2026 +----------------+------------------------------------------------+
2027
2028 .. _t_floating:
2029
2030 Floating Point Types
2031 """"""""""""""""""""
2032
2033 .. list-table::
2034    :header-rows: 1
2035
2036    * - Type
2037      - Description
2038
2039    * - ``half``
2040      - 16-bit floating point value
2041
2042    * - ``float``
2043      - 32-bit floating point value
2044
2045    * - ``double``
2046      - 64-bit floating point value
2047
2048    * - ``fp128``
2049      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2050
2051    * - ``x86_fp80``
2052      -  80-bit floating point value (X87)
2053
2054    * - ``ppc_fp128``
2055      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2056
2057 X86_mmx Type
2058 """"""""""""
2059
2060 :Overview:
2061
2062 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2063 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2064 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2065 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2066 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2067 of this type.
2068
2069 :Syntax:
2070
2071 ::
2072
2073       x86_mmx
2074
2075
2076 .. _t_pointer:
2077
2078 Pointer Type
2079 """"""""""""
2080
2081 :Overview:
2082
2083 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2084 commonly used to reference objects in memory.
2085
2086 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2087 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2088 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2089 are target-specific.
2090
2091 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2092 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2093
2094 :Syntax:
2095
2096 ::
2097
2098       <type> *
2099
2100 :Examples:
2101
2102 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2103 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2104 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2105 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2106 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2107 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2108 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2109
2110 .. _t_vector:
2111
2112 Vector Type
2113 """""""""""
2114
2115 :Overview:
2116
2117 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2118 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2119 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2120 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2121 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2122
2123 :Syntax:
2124
2125 ::
2126
2127       < <# elements> x <elementtype> >
2128
2129 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2130 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2131 of size zero are not allowed.
2132
2133 :Examples:
2134
2135 +-------------------+--------------------------------------------------+
2136 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2137 +-------------------+--------------------------------------------------+
2138 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2139 +-------------------+--------------------------------------------------+
2140 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2141 +-------------------+--------------------------------------------------+
2142 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2143 +-------------------+--------------------------------------------------+
2144
2145 .. _t_label:
2146
2147 Label Type
2148 ^^^^^^^^^^
2149
2150 :Overview:
2151
2152 The label type represents code labels.
2153
2154 :Syntax:
2155
2156 ::
2157
2158       label
2159
2160 .. _t_metadata:
2161
2162 Metadata Type
2163 ^^^^^^^^^^^^^
2164
2165 :Overview:
2166
2167 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2168 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2169
2170 :Syntax:
2171
2172 ::
2173
2174       metadata
2175
2176 .. _t_aggregate:
2177
2178 Aggregate Types
2179 ^^^^^^^^^^^^^^^
2180
2181 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2182 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2183 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2184 aggregate types.
2185
2186 .. _t_array:
2187
2188 Array Type
2189 """"""""""
2190
2191 :Overview:
2192
2193 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2194 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2195 elements) and an underlying data type.
2196
2197 :Syntax:
2198
2199 ::
2200
2201       [<# elements> x <elementtype>]
2202
2203 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2204 be any type with a size.
2205
2206 :Examples:
2207
2208 +------------------+--------------------------------------+
2209 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2210 +------------------+--------------------------------------+
2211 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2212 +------------------+--------------------------------------+
2213 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2214 +------------------+--------------------------------------+
2215
2216 Here are some examples of multidimensional arrays:
2217
2218 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2219 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2220 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2221 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2222 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2223 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2224 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2225
2226 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2227 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2228 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2229 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2230 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2231 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2232 example.
2233
2234 .. _t_struct:
2235
2236 Structure Type
2237 """"""""""""""
2238
2239 :Overview:
2240
2241 The structure type is used to represent a collection of data members
2242 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2243 a size.
2244
2245 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2246 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2247 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2248 '``insertvalue``' instructions.
2249
2250 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2251 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2252 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2253 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2254 required to match what the underlying code generator expects.
2255
2256 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2257 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2258 identified types are always defined at the top level with a name.
2259 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2260 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2261 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2262
2263 :Syntax:
2264
2265 ::
2266
2267       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2268       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2269
2270 :Examples:
2271
2272 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2273 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2274 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2275 | ``{ 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``.  |
2276 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2277 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2278 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2279
2280 .. _t_opaque:
2281
2282 Opaque Structure Types
2283 """"""""""""""""""""""
2284
2285 :Overview:
2286
2287 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2288 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2289 notion of a forward declared structure.
2290
2291 :Syntax:
2292
2293 ::
2294
2295       %X = type opaque
2296       %52 = type opaque
2297
2298 :Examples:
2299
2300 +--------------+-------------------+
2301 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2302 +--------------+-------------------+
2303
2304 .. _constants:
2305
2306 Constants
2307 =========
2308
2309 LLVM has several different basic types of constants. This section
2310 describes them all and their syntax.
2311
2312 Simple Constants
2313 ----------------
2314
2315 **Boolean constants**
2316     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2317     of the ``i1`` type.
2318 **Integer constants**
2319     Standard integers (such as '4') are constants of the
2320     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2321     integer types.
2322 **Floating point constants**
2323     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2324     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2325     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2326     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2327     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2328     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2329     point <t_floating>` type.
2330 **Null pointer constants**
2331     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2332     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2333
2334 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2335 floating point constants. For example, the form
2336 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2337 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2338 constants are required (and the only time that they are generated by the
2339 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2340 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2341 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2342 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2343 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2344
2345 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2346 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2347 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2348 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2349 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2350 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2351 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2352 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2353 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2354 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2355 will only work if they match the long double format on your target.
2356 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2357 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2358 (sign bit at the left).
2359
2360 There are no constants of type x86_mmx.
2361
2362 .. _complexconstants:
2363
2364 Complex Constants
2365 -----------------
2366
2367 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2368 constants and smaller complex constants.
2369
2370 **Structure constants**
2371     Structure constants are represented with notation similar to
2372     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2373     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2374     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2375     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2376     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2377     must match those specified by the type.
2378 **Array constants**
2379     Array constants are represented with notation similar to array type
2380     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2381     square brackets (``[]``)). For example:
2382     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2383     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2384     match those specified by the type. As a special case, character array
2385     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2386     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2387 **Vector constants**
2388     Vector constants are represented with notation similar to vector
2389     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2390     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2391     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2392     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2393     elements must match those specified by the type.
2394 **Zero initialization**
2395     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2396     value to zero of *any* type, including scalar and
2397     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2398     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2399     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2400 **Metadata node**
2401     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2402     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2403     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2404     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2405     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2406     information such as debug info.
2407
2408 Global Variable and Function Addresses
2409 --------------------------------------
2410
2411 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2412 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2413 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2414 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2415 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2416 file:
2417
2418 .. code-block:: llvm
2419
2420     @X = global i32 17
2421     @Y = global i32 42
2422     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2423
2424 .. _undefvalues:
2425
2426 Undefined Values
2427 ----------------
2428
2429 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2430 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2431 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2432 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2433
2434 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2435 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2436 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2437 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2438
2439 .. code-block:: llvm
2440
2441       %A = add %X, undef
2442       %B = sub %X, undef
2443       %C = xor %X, undef
2444     Safe:
2445       %A = undef
2446       %B = undef
2447       %C = undef
2448
2449 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2450 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2451
2452 .. code-block:: llvm
2453
2454       %A = or %X, undef
2455       %B = and %X, undef
2456     Safe:
2457       %A = -1
2458       %B = 0
2459     Unsafe:
2460       %A = undef
2461       %B = undef
2462
2463 These logical operations have bits that are not always affected by the
2464 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2465 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2466 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2467 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2468 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2469 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2470 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2471 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2472
2473 .. code-block:: llvm
2474
2475       %A = select undef, %X, %Y
2476       %B = select undef, 42, %Y
2477       %C = select %X, %Y, undef
2478     Safe:
2479       %A = %X     (or %Y)
2480       %B = 42     (or %Y)
2481       %C = %Y
2482     Unsafe:
2483       %A = undef
2484       %B = undef
2485       %C = undef
2486
2487 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2488 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2489 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2490 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2491 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2492 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2493 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2494
2495 .. code-block:: llvm
2496
2497       %A = xor undef, undef
2498
2499       %B = undef
2500       %C = xor %B, %B
2501
2502       %D = undef
2503       %E = icmp slt %D, 4
2504       %F = icmp gte %D, 4
2505
2506     Safe:
2507       %A = undef
2508       %B = undef
2509       %C = undef
2510       %D = undef
2511       %E = undef
2512       %F = undef
2513
2514 This example points out that two '``undef``' operands are not
2515 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2516 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2517 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2518 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2519 its value over its "live range". This is true because the variable
2520 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2521 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2522 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2523 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2524 uses with" concept would not hold.
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528       %A = fdiv undef, %X
2529       %B = fdiv %X, undef
2530     Safe:
2531       %A = undef
2532     b: unreachable
2533
2534 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2535 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2536 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2537 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2538 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2539 However, in the second example, we can make a more aggressive
2540 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2541 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2542 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2543 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2544 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2545 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2546
2547 .. code-block:: llvm
2548
2549     a:  store undef -> %X
2550     b:  store %X -> undef
2551     Safe:
2552     a: <deleted>
2553     b: unreachable
2554
2555 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2556 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2557 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2558 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2559 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2560
2561 .. _poisonvalues:
2562
2563 Poison Values
2564 -------------
2565
2566 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2567 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2568 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2569 that results in undefined behavior.
2570
2571 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2572 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2573 the ``nsw`` flag.
2574
2575 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2576
2577 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2578 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2579    their dynamic predecessor basic block.
2580 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2581    in the dynamic callers of their functions.
2582 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2583    instructions that dynamically transfer control back to them.
2584 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2585    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2586    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2587 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2588    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2589    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2590    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2591 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2592    most recent preceding instruction with externally visible side
2593    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2594    operations <volatile>`.)
2595 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2596    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2597    multiple successors and the instruction is always executed when
2598    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2599    when control is transferred to another.
2600 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2601    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2602    be different if the terminator had transferred control to a different
2603    successor.
2604 -  Dependence is transitive.
2605
2606 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2607 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2608 on a poison value has undefined behavior.
2609
2610 Here are some examples:
2611
2612 .. code-block:: llvm
2613
2614     entry:
2615       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2616       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2617       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2618       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2619
2620       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2621       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2622
2623       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2624
2625       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2626       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2627       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2628       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2629
2630       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2631       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2632
2633     true:
2634       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2635                                            ; it has undefined behavior.
2636       br label %end
2637
2638     end:
2639       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2640                                            ; Both edges into this PHI are
2641                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2642                                            ; always results in a poison value.
2643
2644       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2645                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2646                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2647
2648       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2649                                            ; The same branch again, but this time the
2650                                            ; true block doesn't have side effects.
2651
2652     second_true:
2653       ; No side effects!
2654       ret void
2655
2656     second_end:
2657       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2658                                            ; on the store in %end. Also, it is
2659                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2660                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2661                                            ; behavior in this example).
2662
2663 .. _blockaddress:
2664
2665 Addresses of Basic Blocks
2666 -------------------------
2667
2668 ``blockaddress(@function, %block)``
2669
2670 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2671 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2672 Taking the address of the entry block is illegal.
2673
2674 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2675 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2676 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2677 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2678 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2679 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2680 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2681 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2682 instruction.
2683
2684 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2685 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2686
2687 .. _constantexprs:
2688
2689 Constant Expressions
2690 --------------------
2691
2692 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2693 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2694 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2695 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2696 The following is the syntax for constant expressions:
2697
2698 ``trunc (CST to TYPE)``
2699     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2700     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2701 ``zext (CST to TYPE)``
2702     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2703     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2704 ``sext (CST to TYPE)``
2705     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2706     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2707 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2708     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2709     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2710     must be floating point.
2711 ``fpext (CST to TYPE)``
2712     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2713     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2714     floating point.
2715 ``fptoui (CST to TYPE)``
2716     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2717     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2718     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2719     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2720     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2721 ``fptosi (CST to TYPE)``
2722     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2723     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2724     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2725     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2726     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2727 ``uitofp (CST to TYPE)``
2728     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2729     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2730     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2731     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2732     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2733 ``sitofp (CST to TYPE)``
2734     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2735     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2736     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2737     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2738     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2739 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2740     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2741     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2742     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2743     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2744 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2745     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2746     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2747     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2748     This one is *really* dangerous!
2749 ``bitcast (CST to TYPE)``
2750     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2751     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2752     instruction <i_bitcast>`.
2753 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2754     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2755     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2756     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2757 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2758     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2759     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2760     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2761     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2762 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2763     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2764 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2765     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2766 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2767     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2768 ``extractelement (VAL, IDX)``
2769     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2770     constants.
2771 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2772     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2773     constants.
2774 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2775     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2776     constants.
2777 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2778     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2779     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2780     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2781     least one index value must be specified.
2782 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2783     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2784     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2785     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2786     value must be specified.
2787 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2788     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2789     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2790     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2791     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2792     operations on floating point values are allowed).
2793
2794 Other Values
2795 ============
2796
2797 .. _inlineasmexprs:
2798
2799 Inline Assembler Expressions
2800 ----------------------------
2801
2802 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2803 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2804 represents the inline assembler as a template string (containing the
2805 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2806 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2807 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2808 stack conservatively.
2809
2810 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2811 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2812 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2813 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2814 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2815
2816 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2817 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2818 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2819 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2820 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2821 syntax known to LLVM.
2822
2823 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2824 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2825 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2826 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2827 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2828 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2829 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2830 assembly.
2831
2832 An example inline assembler expression is:
2833
2834 .. code-block:: llvm
2835
2836     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2837
2838 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2839 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2840 Thus, typically we have:
2841
2842 .. code-block:: llvm
2843
2844     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2845
2846 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2847 marked as having side effects. This is done through the use of the
2848 '``sideeffect``' keyword, like so:
2849
2850 .. code-block:: llvm
2851
2852     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2853
2854 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2855 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2856 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2857 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2858 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2859 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     call void asm alignstack "eieio", ""()
2864
2865 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2866 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2867 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2868 the only supported dialects. An example is:
2869
2870 .. code-block:: llvm
2871
2872     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2873
2874 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2875 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2876 keyword last.
2877
2878 Inline Asm Constraint String
2879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2880
2881 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2882 more constraint codes.
2883
2884 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2885 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2886 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2887 second, etc.
2888
2889 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2890 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2891 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2892 clobbers. They cannot be intermingled.
2893
2894 There are also three different categories of constraint codes:
2895
2896 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2897   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2898   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2899 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2900   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2901   modes used by the target.
2902 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2903   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2904   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2905   proper range for the instruction you wish to use it with.
2906
2907 Output constraints
2908 """"""""""""""""""
2909
2910 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2911 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2912 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2913 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2914 below about indirect outputs).
2915
2916 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2917 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2918 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2919 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2920 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2921 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2922 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2923 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2924 output).
2925
2926 Input constraints
2927 """""""""""""""""
2928
2929 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2930 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2931 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2932 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2933 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2934 contain the same value.
2935
2936 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2937 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2938 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2939 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2940 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2941 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2942 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2943 constraint).
2944
2945 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2946 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2947 (even when the other input has the same value).
2948
2949 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2950 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2951
2952 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2953 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2954 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2955 registers, and all of them passed to the inline asm.
2956
2957 However, this feature is often not as useful as you might think.
2958
2959 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2960 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2961 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2962 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2963 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2964 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2965
2966 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2967 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2968 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2969 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2970 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2971 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2972 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2973 use)
2974
2975 Indirect inputs and outputs
2976 """""""""""""""""""""""""""
2977
2978 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2979 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2980 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2981 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2982 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2983 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2984 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2985 memory location, instead of just read from it).
2986
2987 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2988 address of a variable as a value.
2989
2990 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
2991 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
2992 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
2993 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
2994 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
2995 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
2996 optimization passes. I would recommend not using it.)
2997
2998
2999 Clobber constraints
3000 """""""""""""""""""
3001
3002 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3003 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3004 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3005 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3006 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3007 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3008 output.
3009
3010
3011 Constraint Codes
3012 """"""""""""""""
3013 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3014
3015 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3016 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3017 (e.g. "``{eax}``").
3018
3019 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3020 GCC's constraint codes.
3021
3022 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3023 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3024 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3025
3026 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3027 inline asm constraint list:
3028
3029 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3030    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3031    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3032    constraint list.
3033
3034 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3035    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3036    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3037    constraint list will be chosen together.
3038
3039 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3040 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3041 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3042 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3043
3044 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3045 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3046 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3047 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3048 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3049 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3050 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3051 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3052 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3053 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3054 intended.)
3055
3056 Supported Constraint Code List
3057 """"""""""""""""""""""""""""""
3058
3059 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3060 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3061 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3062 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3063
3064 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3065
3066 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3067 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3068   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3069   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3070 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3071   immediate, or a relocatable value.
3072 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3073 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3074 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3075   useful to pass a label for an asm branch or call.
3076
3077   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3078      block without telling llvm about the control transfer???)
3079
3080 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3081
3082 Other constraints are target-specific:
3083
3084 AArch64:
3085
3086 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3087 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3088   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3089 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3090   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3091 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3092   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3093 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3094   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3095 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3096   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3097   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3098   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3099 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3100   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3101 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3102   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3103   well.)
3104 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3105 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3106 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3107
3108 AMDGPU:
3109
3110 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3111 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3112 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3113
3114
3115 All ARM modes:
3116
3117 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3118   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3119
3120 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3121
3122 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3123 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3124 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3125 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3126   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3127   print the inverted value).
3128 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3129   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3130   value).
3131 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3132 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3133 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3134 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3135 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3136   as ``r``.
3137 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3138   invalid.
3139 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3140   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3141 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3142   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3143 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3144   ``s0-s31``.
3145
3146 ARM's Thumb1 mode:
3147
3148 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3149 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3150 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3151   some amount.
3152 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3153 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3154 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3155 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3156 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3157 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3158 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3159 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3160   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3161 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3162   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3163 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3164   ``s0-s31``.
3165
3166
3167 Hexagon:
3168
3169 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3170   at the moment.
3171 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3172
3173 MSP430:
3174
3175 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3176
3177 MIPS:
3178
3179 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3180 - ``J``: An immediate integer zero.
3181 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3182 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3183 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3184 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3185 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3186 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3187   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3188 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3189   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3190   ``m``.
3191 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3192   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3193 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3194 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3195   (``W0-W31``).
3196 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3197   ``25``).
3198 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3199 - ``x``: Invalid.
3200
3201 NVPTX:
3202
3203 - ``b``: A 1-bit integer register.
3204 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3205 - ``r``: A 32-bit integer register.
3206 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3207 - ``f``: A 32-bit float register.
3208 - ``d``: A 64-bit float register.
3209
3210
3211 PowerPC:
3212
3213 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3214 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3215 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3216 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3217 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3218 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3219 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3220 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3221   constant.
3222 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3223   treated the same as ``m``.
3224 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3225 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3226   ``R1-R31``).
3227 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3228   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3229 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3230   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3231   altivec vector register (``V0-V31``).
3232
3233   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3234      is supposed to only use the altivec vector registers?
3235
3236 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3237 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3238 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3239   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3240 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3241   set.
3242
3243 Sparc:
3244
3245 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3246 - ``r``: A 32-bit integer register.
3247
3248 SystemZ:
3249
3250 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3251 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3252 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3253 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3254 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3255 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3256   ``m``, at the moment.
3257 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3258 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3259   address context evaluates as zero).
3260 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3261   (LLVM-specific)
3262 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3263
3264 X86:
3265
3266 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3267 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3268 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3269 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3270   0xffffffff.
3271 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3272 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3273 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3274 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3275 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3276 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3277 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3278   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3279   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3280 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3281   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3282 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3283 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3284   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3285 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3286 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3287 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3288   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3289   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3290   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3291 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3292 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3293   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3294   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3295   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3296   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3297   statement.
3298
3299 XCore:
3300
3301 - ``r``: A 32-bit integer register.
3302
3303
3304 .. _inline-asm-modifiers:
3305
3306 Asm template argument modifiers
3307 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3308
3309 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3310 "``${0:n}``".
3311
3312 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3313 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3314 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3315 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3316
3317 Target-independent:
3318
3319 - ``c``: Print an immediate integer constant  unadorned, without
3320   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3321 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3322   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3323 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3324   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3325
3326 AArch64:
3327
3328 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3329   instead of ``x30``, print ``w30``.
3330 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3331 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3332   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3333   ``v*``.
3334
3335 AMDGPU:
3336
3337 - ``r``: No effect.
3338
3339 ARM:
3340
3341 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3342   register).
3343 - ``P``: No effect.
3344 - ``q``: No effect.
3345 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3346   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3347 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3348   prefix.
3349 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3350 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3351   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3352 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3353   register of a two-register operand.
3354 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3355   register of a two-register operand.
3356 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3357   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3358   to ``R``.)
3359
3360   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3361      of a two-register operand.
3362
3363 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3364 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3365 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3366   adornment.
3367
3368 Hexagon:
3369
3370 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3371   has been allocated consecutively to the first.
3372
3373   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3374      nothing that ensures that happens, is there?
3375
3376 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3377   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3378
3379 MSP430:
3380
3381 No additional modifiers.
3382
3383 MIPS:
3384
3385 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3386 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3387 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3388 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3389 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3390 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3391   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3392
3393   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3394
3395 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3396   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3397
3398   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3399
3400 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3401   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3402   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3403   ``M``.)
3404 - ``w``: No effect.
3405
3406 NVPTX:
3407
3408 - ``r``: No effect.
3409
3410 PowerPC:
3411
3412 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3413   has been allocated consecutively to the first.
3414
3415   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3416      nothing that ensures that happens, is there?
3417
3418 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3419   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3420 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3421   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3422 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3423   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3424   always print nothing)
3425 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3426   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3427
3428 Sparc:
3429
3430 - ``r``: No effect.
3431
3432 SystemZ:
3433
3434 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3435 target-independent modifiers.
3436
3437 X86:
3438
3439 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3440   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3441 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3442 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3443   operand.
3444 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3445   memory operand.
3446 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3447   operand.
3448 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3449   operand.
3450 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3451   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3452 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3453   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3454   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3455   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3456 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3457 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3458   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3459
3460 XCore:
3461
3462 No additional modifiers.
3463
3464
3465 Inline Asm Metadata
3466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3467
3468 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3469 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3470 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3471 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3472 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3473 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3474 it. For example:
3475
3476 .. code-block:: llvm
3477
3478     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3479     ...
3480     !42 = !{ i32 1234567 }
3481
3482 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3483 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3484 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3485 occurs on.
3486
3487 .. _metadata:
3488
3489 Metadata
3490 ========
3491
3492 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3493 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3494 code generator. One example application of metadata is source-level
3495 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3496
3497 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
3498 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3499
3500 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3501
3502 .. _metadata-string:
3503
3504 Metadata Nodes and Metadata Strings
3505 -----------------------------------
3506
3507 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3508 contain any character by escaping non-printable characters with
3509 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3510 "``!"test\00"``".
3511
3512 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3513 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3514 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3515 their operand. For example:
3516
3517 .. code-block:: llvm
3518
3519     !{ !"test\00", i32 10}
3520
3521 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3522
3523 .. code-block:: llvm
3524
3525     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3526
3527 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3528 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3529 when metadata operands change.
3530
3531 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3532 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3533 example:
3534
3535 .. code-block:: llvm
3536
3537     !foo = !{!4, !3}
3538
3539 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3540 function is using two metadata arguments:
3541
3542 .. code-block:: llvm
3543
3544     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3545
3546 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3547 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3552
3553 More information about specific metadata nodes recognized by the
3554 optimizers and code generator is found below.
3555
3556 .. _specialized-metadata:
3557
3558 Specialized Metadata Nodes
3559 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3560
3561 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3562 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
3563 order.
3564
3565 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3566 metadata nodes are related to debug info.
3567
3568 .. _DICompileUnit:
3569
3570 DICompileUnit
3571 """""""""""""
3572
3573 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
3574 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3575 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3576 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3577 references to them from instructions).
3578
3579 .. code-block:: llvm
3580
3581     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3582                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3583                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3584                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3585                         globals: !5, imports: !6)
3586
3587 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3588 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
3589 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
3590 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3591 entities (declarations and namespaces).
3592
3593 .. _DIFile:
3594
3595 DIFile
3596 """"""
3597
3598 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
3599
3600 .. code-block:: llvm
3601
3602     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3603
3604 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3605 for ``file:`` fields.
3606
3607 .. _DIBasicType:
3608
3609 DIBasicType
3610 """""""""""
3611
3612 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3613 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3614
3615 .. code-block:: llvm
3616
3617     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3618                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3619     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3620
3621 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3622 following:
3623
3624 .. code-block:: llvm
3625
3626   DW_ATE_address       = 1
3627   DW_ATE_boolean       = 2
3628   DW_ATE_float         = 4
3629   DW_ATE_signed        = 5
3630   DW_ATE_signed_char   = 6
3631   DW_ATE_unsigned      = 7
3632   DW_ATE_unsigned_char = 8
3633
3634 .. _DISubroutineType:
3635
3636 DISubroutineType
3637 """"""""""""""""
3638
3639 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3640 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3641 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3642 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3643
3644 .. code-block:: llvm
3645
3646     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3647     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3648     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3649
3650 .. _DIDerivedType:
3651
3652 DIDerivedType
3653 """""""""""""
3654
3655 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3656 qualified types.
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3661                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3662     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3663                         align: 32)
3664
3665 The following ``tag:`` values are valid:
3666
3667 .. code-block:: llvm
3668
3669   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3670   DW_TAG_member             = 13
3671   DW_TAG_pointer_type       = 15
3672   DW_TAG_reference_type     = 16
3673   DW_TAG_typedef            = 22
3674   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3675   DW_TAG_const_type         = 38
3676   DW_TAG_volatile_type      = 53
3677   DW_TAG_restrict_type      = 55
3678
3679 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3680 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3681 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3682 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3683 argument of a subprogram.
3684
3685 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3686
3687 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3688 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3689 ``baseType:``.
3690
3691 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3692
3693 .. _DICompositeType:
3694
3695 DICompositeType
3696 """""""""""""""
3697
3698 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3699 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3700
3701 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3702 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3703 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3704 <metadata-string>` that matches their identifier.
3705
3706 .. code-block:: llvm
3707
3708     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3709     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3710     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3711     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3712                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3713                           elements: !{!0, !1, !2})
3714
3715 The following ``tag:`` values are valid:
3716
3717 .. code-block:: llvm
3718
3719   DW_TAG_array_type       = 1
3720   DW_TAG_class_type       = 2
3721   DW_TAG_enumeration_type = 4
3722   DW_TAG_structure_type   = 19
3723   DW_TAG_union_type       = 23
3724   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3725   DW_TAG_inheritance      = 28
3726
3727
3728 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3729 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3730 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3731 array type is a native packed vector.
3732
3733 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3734 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3735 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3736 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3737
3738 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3739 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3740 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3741
3742 .. _DISubrange:
3743
3744 DISubrange
3745 """"""""""
3746
3747 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3748 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3749
3750 .. code-block:: llvm
3751
3752     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3753     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3754     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3755
3756 .. _DIEnumerator:
3757
3758 DIEnumerator
3759 """"""""""""
3760
3761 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3762 variants of :ref:`DICompositeType`.
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3767     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3768     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3769
3770 DITemplateTypeParameter
3771 """""""""""""""""""""""
3772
3773 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3774 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3775 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3776
3777 .. code-block:: llvm
3778
3779     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3780
3781 DITemplateValueParameter
3782 """"""""""""""""""""""""
3783
3784 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3785 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3786 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3787 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3788 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3789
3790 .. code-block:: llvm
3791
3792     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3793
3794 DINamespace
3795 """""""""""
3796
3797 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3798
3799 .. code-block:: llvm
3800
3801     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3802
3803 DIGlobalVariable
3804 """"""""""""""""
3805
3806 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3807
3808 .. code-block:: llvm
3809
3810     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3811                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3812                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3813                            declaration: !4)
3814
3815 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3816 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3817
3818 .. _DISubprogram:
3819
3820 DISubprogram
3821 """"""""""""
3822
3823 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3824 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3825 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3826 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3827
3828 .. code-block:: llvm
3829
3830     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3831                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3832                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3833                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3834                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3835                        function: void ()* @_Z3foov,
3836                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3837
3838 .. _DILexicalBlock:
3839
3840 DILexicalBlock
3841 """"""""""""""
3842
3843 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3844 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3845 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3846 fields.
3847
3848 .. code-block:: llvm
3849
3850     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3851
3852 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3853 operands.
3854
3855 .. _DILexicalBlockFile:
3856
3857 DILexicalBlockFile
3858 """"""""""""""""""
3859
3860 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3861 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3862 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3863 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3864
3865 .. code-block:: llvm
3866
3867     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3868     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3869     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3870
3871 .. _DILocation:
3872
3873 DILocation
3874 """"""""""
3875
3876 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3877 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3878 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3879
3880 .. code-block:: llvm
3881
3882     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3883
3884 .. _DILocalVariable:
3885
3886 DILocalVariable
3887 """""""""""""""
3888
3889 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3890 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3891 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3892 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3893 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3894 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3895
3896 .. code-block:: llvm
3897
3898     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 0,
3899                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3900                           flags: DIFlagArtificial)
3901     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 1,
3902                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3903     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3904                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3905
3906 DIExpression
3907 """"""""""""
3908
3909 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3910 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3911 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3912 variable.
3913
3914 The current supported vocabulary is limited:
3915
3916 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3917 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3918 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3919   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3920
3921 .. code-block:: llvm
3922
3923     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3924     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3925     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3926     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3927
3928 DIObjCProperty
3929 """"""""""""""
3930
3931 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3932
3933 .. code-block:: llvm
3934
3935     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3936                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3937
3938 DIImportedEntity
3939 """"""""""""""""
3940
3941 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3942 compile unit.
3943
3944 .. code-block:: llvm
3945
3946    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3947                           entity: !1, line: 7)
3948
3949 '``tbaa``' Metadata
3950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3951
3952 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3953 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3954 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3955 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3956 custom alias analysis behavior for other languages.
3957
3958 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3959 to three fields, e.g.:
3960
3961 .. code-block:: llvm
3962
3963     !0 = !{ !"an example type tree" }
3964     !1 = !{ !"int", !0 }
3965     !2 = !{ !"float", !0 }
3966     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3967
3968 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3969 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3970 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3971 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3972 common names.
3973
3974 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3975 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3976 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3977 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3978 from multiple front-ends is handled conservatively.
3979
3980 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3981 indicates that the type is "constant" (meaning
3982 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3983 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3984
3985 '``tbaa.struct``' Metadata
3986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3987
3988 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3989 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
3990 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
3991 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
3992 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
3993 of the aggregate.
3994
3995 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
3996 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
3997
3998 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
3999 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4000 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4001 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4002 its tbaa tag. e.g.:
4003
4004 .. code-block:: llvm
4005
4006     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4007
4008 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4009 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4010 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4011
4012 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4013 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4014 does not carry useful data and need not be preserved.
4015
4016 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4017 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4018
4019 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4020 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4021 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4022 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4023 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4024 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4025 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4026 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4027 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4028 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4029 alias.
4030
4031 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4032 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4033 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4034 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4035 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4036
4037 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4038 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4039 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4040 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4041 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4042 optionally be provided as a third list entry.
4043
4044 For example,
4045
4046 .. code-block:: llvm
4047
4048     ; Two scope domains:
4049     !0 = !{!0}
4050     !1 = !{!1}
4051
4052     ; Some scopes in these domains:
4053     !2 = !{!2, !0}
4054     !3 = !{!3, !0}
4055     !4 = !{!4, !1}
4056
4057     ; Some scope lists:
4058     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4059     !6 = !{!4, !3, !2}
4060     !7 = !{!3}
4061
4062     ; These two instructions don't alias:
4063     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4064     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4065
4066     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4067     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4068     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4069     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4070
4071     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4072     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4073     ; !alias.scope list):
4074     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4075     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4076
4077 '``fpmath``' Metadata
4078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4079
4080 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4081 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4082 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4083 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4084 it. ULP is defined as follows:
4085
4086     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4087     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4088     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4089     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4090     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4091
4092 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4093 number representing the maximum relative error, for example:
4094
4095 .. code-block:: llvm
4096
4097     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4098
4099 .. _range-metadata:
4100
4101 '``range``' Metadata
4102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4103
4104 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4105 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4106 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4107 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4108 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4109 pair. Each pair has the following properties:
4110
4111 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4112 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4113 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4114 -  The range is allowed to wrap.
4115 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4116    ``a!=b``.
4117
4118 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4119 they must be non-contiguous.
4120
4121 Examples:
4122
4123 .. code-block:: llvm
4124
4125       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4126       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4127       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4128       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4129              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4130     ...
4131     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4132     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4133     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4134     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4135
4136 '``llvm.loop``'
4137 ^^^^^^^^^^^^^^^
4138
4139 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4140 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4141 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4142 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4143 specified with the name ``llvm.loop``.
4144
4145 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4146 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4147 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4148 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4149 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4150 constructs:
4151
4152 .. code-block:: llvm
4153
4154     !0 = !{!0}
4155     !1 = !{!1}
4156
4157 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4158 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4159 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4160 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4161
4162 .. code-block:: llvm
4163
4164       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4165     ...
4166     !0 = !{!0, !1}
4167     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4168
4169 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4171
4172 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4173 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4174 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
4175 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
4176 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4177 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4178 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4179 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4180 in determining the safety of these transformations.
4181
4182 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4184
4185 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4186 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4187 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4188 example:
4189
4190 .. code-block:: llvm
4191
4192    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4193
4194 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4195 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4196 then the interleave count will be determined automatically.
4197
4198 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4200
4201 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4202 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4203 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4204 0 disables vectorization:
4205
4206 .. code-block:: llvm
4207
4208    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4209    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4210
4211 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4213
4214 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4215 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4216 operand is an integer specifying the width. For example:
4217
4218 .. code-block:: llvm
4219
4220    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4221
4222 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4223 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4224 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4225 determined automatically.
4226
4227 '``llvm.loop.unroll``'
4228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4229
4230 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4231 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4232 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4233 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4234 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4235 optimizer believes it is safe to do so.
4236
4237 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4239
4240 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4241 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4242 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4243 example:
4244
4245 .. code-block:: llvm
4246
4247    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4248
4249 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4250 will be partially unrolled.
4251
4252 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4254
4255 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4256 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
4257
4258 .. code-block:: llvm
4259
4260    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4261
4262 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4264
4265 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4266 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
4267
4268 .. code-block:: llvm
4269
4270    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4271
4272 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4276 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4277 For example:
4278
4279 .. code-block:: llvm
4280
4281    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4282
4283 '``llvm.mem``'
4284 ^^^^^^^^^^^^^^^
4285
4286 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4287 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4288
4289 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4291
4292 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4293 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4294 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4295 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4296 with the same loop identifier.
4297
4298 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4299 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4300 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4301 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4302 ``L2``.
4303
4304 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4305 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4306 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4307 loop.
4308
4309 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4310 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4311 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
4312 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4313 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4314 insert new memory instructions into the loop body).
4315
4316 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4317 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4318 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4319
4320 .. code-block:: llvm
4321
4322    for.body:
4323      ...
4324      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4325      ...
4326      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4327      ...
4328      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4329
4330    for.end:
4331    ...
4332    !0 = !{!0}
4333
4334 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4335 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4336 the loop identifier metadata node directly:
4337
4338 .. code-block:: llvm
4339
4340    outer.for.body:
4341      ...
4342      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4343      ...
4344      br label %inner.for.body
4345
4346    inner.for.body:
4347      ...
4348      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4349      ...
4350      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4351      ...
4352      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4353
4354    inner.for.end:
4355      ...
4356      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4357      ...
4358      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4359
4360    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4361    ...
4362    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4363    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4364    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4365
4366 '``llvm.bitsets``'
4367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4368
4369 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4370 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4371
4372 Module Flags Metadata
4373 =====================
4374
4375 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4376 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4377 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4378 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4379 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4380 look it up.
4381
4382 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4383 Each triplet has the following form:
4384
4385 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4386    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4387    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4388    described below.
4389 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4390    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4391    including entries with the **Require** behavior).
4392 -  The third element is the value of the flag.
4393
4394 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4395 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4396 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4397 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4398 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4399 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4400
4401 The following behaviors are supported:
4402
4403 .. list-table::
4404    :header-rows: 1
4405    :widths: 10 90
4406
4407    * - Value
4408      - Behavior
4409
4410    * - 1
4411      - **Error**
4412            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4413            is that of the operands.
4414
4415    * - 2
4416      - **Warning**
4417            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4418            operand for the flag from the first module being linked.
4419
4420    * - 3
4421      - **Require**
4422            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4423            specified value after linking is performed. The value must be a
4424            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4425            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4426            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4427            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4428            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4429
4430    * - 4
4431      - **Override**
4432            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4433            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4434            differ, an error will be emitted.
4435
4436    * - 5
4437      - **Append**
4438            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4439
4440    * - 6
4441      - **AppendUnique**
4442            Appends the two values, which are required to be metadata
4443            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4444            during the append operation.
4445
4446 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4447 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4448 value) or **Override**.
4449
4450 An example of module flags:
4451
4452 .. code-block:: llvm
4453
4454     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4455     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4456     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4457     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4458       !{
4459         !"foo", i32 1
4460       }
4461     }
4462     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4463
4464 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4465    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4466    values are not equal.
4467
4468 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4469    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4470    '37'.
4471
4472 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4473    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4474    warning if their values are not equal.
4475
4476 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4477
4478    ::
4479
4480        !{ !"foo", i32 1 }
4481
4482    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4483    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4484    performed.
4485
4486 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4487 ----------------------------------------------------
4488
4489 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4490 collection in a special section called "image info". The metadata
4491 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4492 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4493 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4494 be merged rather than appended together.
4495
4496 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4497 following key-value pairs:
4498
4499 .. list-table::
4500    :header-rows: 1
4501    :widths: 30 70
4502
4503    * - Key
4504      - Value
4505
4506    * - ``Objective-C Version``
4507      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4508
4509    * - ``Objective-C Image Info Version``
4510      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4511        always 0.
4512
4513    * - ``Objective-C Image Info Section``
4514      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4515        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4516        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4517        Objective-C ABI version 2.
4518
4519    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4520      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4521        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4522        collection supported.
4523
4524    * - ``Objective-C GC Only``
4525      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4526        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4527        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4528
4529 Some important flag interactions:
4530
4531 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4532    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4533    2, then the resulting module has the
4534    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4535 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4536    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4537
4538 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4539 --------------------------------------------
4540
4541 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4542 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4543 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4544 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4545
4546 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4547 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4548 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4549 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4550 list of metadata strings defining linker options.
4551
4552 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4553 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4554 framework::
4555
4556     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4557        !{
4558           !{ !"-lz" },
4559           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4560     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4561
4562 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4563 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4564 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4565 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4566 assembly writer or object file emitter.
4567
4568 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4569 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4570 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4571
4572 C type width Module Flags Metadata
4573 ----------------------------------
4574
4575 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4576 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4577 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4578 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4579 width.
4580
4581 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4582 flags metadata, using the following key-value pairs:
4583
4584 .. list-table::
4585    :header-rows: 1
4586    :widths: 30 70
4587
4588    * - Key
4589      - Value
4590
4591    * - short_wchar
4592      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4593        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4594
4595    * - short_enum
4596      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4597        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4598          represent all of its values.
4599
4600 For example, the following metadata section specifies that the module was
4601 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4602 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4603
4604     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4605     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4606     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4607
4608 .. _intrinsicglobalvariables:
4609
4610 Intrinsic Global Variables
4611 ==========================
4612
4613 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4614 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4615 All globals of this sort should have a section specified as
4616 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4617 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4618
4619 .. _gv_llvmused:
4620
4621 The '``llvm.used``' Global Variable
4622 -----------------------------------
4623
4624 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4625 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4626 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4627 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4628 use of it is:
4629
4630 .. code-block:: llvm
4631
4632     @X = global i8 4
4633     @Y = global i32 123
4634
4635     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4636        i8* @X,
4637        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4638     ], section "llvm.metadata"
4639
4640 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4641 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4642 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4643 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4644 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4645 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4646 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4647
4648 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4649 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4650 molesting the symbol.
4651
4652 .. _gv_llvmcompilerused:
4653
4654 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4655 --------------------------------------------
4656
4657 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4658 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4659 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4660 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4661 by ``@llvm.used``.
4662
4663 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4664 and should not be exposed to source languages.
4665
4666 .. _gv_llvmglobalctors:
4667
4668 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4669 -------------------------------------------
4670
4671 .. code-block:: llvm
4672
4673     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4674     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4675
4676 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4677 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4678 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4679 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4680 functions with the same priority is not defined.
4681
4682 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4683 or function, the initializer function will only run if the associated
4684 data from the current module is not discarded.
4685
4686 .. _llvmglobaldtors:
4687
4688 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4689 -------------------------------------------
4690
4691 .. code-block:: llvm
4692
4693     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4694     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4695
4696 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4697 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4698 The functions referenced by this array will be called in descending
4699 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4700 order of functions with the same priority is not defined.
4701
4702 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4703 or function, the destructor function will only run if the associated
4704 data from the current module is not discarded.
4705
4706 Instruction Reference
4707 =====================
4708
4709 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4710 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4711 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4712 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4713 :ref:`other instructions <otherops>`.
4714
4715 .. _terminators:
4716
4717 Terminator Instructions
4718 -----------------------
4719
4720 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4721 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4722 block should be executed after the current block is finished. These
4723 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4724 control flow, not values (the one exception being the
4725 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4726
4727 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4728 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4729 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4730 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4731
4732 .. _i_ret:
4733
4734 '``ret``' Instruction
4735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4736
4737 Syntax:
4738 """""""
4739
4740 ::
4741
4742       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4743       ret void                 ; Return from void function
4744
4745 Overview:
4746 """""""""
4747
4748 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4749 a value) from a function back to the caller.
4750
4751 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4752 value and then causes control flow, and one that just causes control
4753 flow to occur.
4754
4755 Arguments:
4756 """"""""""
4757
4758 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4759 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4760 class <t_firstclass>`' type.
4761
4762 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4763 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4764 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4765 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4766 value.
4767
4768 Semantics:
4769 """"""""""
4770
4771 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4772 the calling function's context. If the caller is a
4773 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4774 instruction after the call. If the caller was an
4775 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4776 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4777 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4778 value.
4779
4780 Example:
4781 """"""""
4782
4783 .. code-block:: llvm
4784
4785       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4786       ret void                        ; Return from a void function
4787       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4788
4789 .. _i_br:
4790
4791 '``br``' Instruction
4792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4793
4794 Syntax:
4795 """""""
4796
4797 ::
4798
4799       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4800       br label <dest>          ; Unconditional branch
4801
4802 Overview:
4803 """""""""
4804
4805 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4806 different basic block in the current function. There are two forms of
4807 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4808 unconditional branch.
4809
4810 Arguments:
4811 """"""""""
4812
4813 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4814 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4815 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4816
4817 Semantics:
4818 """"""""""
4819
4820 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4821 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4822 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4823 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4824
4825 Example:
4826 """"""""
4827
4828 .. code-block:: llvm
4829
4830     Test:
4831       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4832       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4833     IfEqual:
4834       ret i32 1
4835     IfUnequal:
4836       ret i32 0
4837
4838 .. _i_switch:
4839
4840 '``switch``' Instruction
4841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4842
4843 Syntax:
4844 """""""
4845
4846 ::
4847
4848       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4849
4850 Overview:
4851 """""""""
4852
4853 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4854 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4855 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4856 destinations.
4857
4858 Arguments:
4859 """"""""""
4860
4861 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4862 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4863 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4864 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4865
4866 Semantics:
4867 """"""""""
4868
4869 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4870 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4871 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4872 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4873 to the default destination.
4874
4875 Implementation:
4876 """""""""""""""
4877
4878 Depending on properties of the target machine and the particular
4879 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4880 different ways. For example, it could be generated as a series of
4881 chained conditional branches or with a lookup table.
4882
4883 Example:
4884 """"""""
4885
4886 .. code-block:: llvm
4887
4888      ; Emulate a conditional br instruction
4889      %Val = zext i1 %value to i32
4890      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4891
4892      ; Emulate an unconditional br instruction
4893      switch i32 0, label %dest [ ]
4894
4895      ; Implement a jump table:
4896      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4897                                          i32 1, label %onone
4898                                          i32 2, label %ontwo ]
4899
4900 .. _i_indirectbr:
4901
4902 '``indirectbr``' Instruction
4903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4904
4905 Syntax:
4906 """""""
4907
4908 ::
4909
4910       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4911
4912 Overview:
4913 """""""""
4914
4915 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4916 label within the current function, whose address is specified by
4917 "``address``". Address must be derived from a
4918 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4919
4920 Arguments:
4921 """"""""""
4922
4923 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4924 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4925 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4926 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4927
4928 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4929 accurate understanding of the CFG.
4930
4931 Semantics:
4932 """"""""""
4933
4934 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4935 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4936 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4937 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4938
4939 Implementation:
4940 """""""""""""""
4941
4942 This is typically implemented with a jump through a register.
4943
4944 Example:
4945 """"""""
4946
4947 .. code-block:: llvm
4948
4949      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4950
4951 .. _i_invoke:
4952
4953 '``invoke``' Instruction
4954 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4955
4956 Syntax:
4957 """""""
4958
4959 ::
4960
4961       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4962                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4963
4964 Overview:
4965 """""""""
4966
4967 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4968 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4969 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4970 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4971 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4972 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4973 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4974 nearest "exception" label.
4975
4976 The '``exception``' label is a `landing
4977 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4978 '``exception``' label is required to have the
4979 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4980 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4981 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4982 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4983 instruction, so that the important information contained within the
4984 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4985
4986 Arguments:
4987 """"""""""
4988
4989 This instruction requires several arguments:
4990
4991 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4992    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4993    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4994 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
4995    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
4996    are valid here.
4997 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
4998    function value being invoked. In most cases, this is a direct
4999    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5000    branching off an arbitrary pointer to function value.
5001 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5002    function to be invoked.
5003 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5004    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5005    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5006    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5007    extra arguments can be specified.
5008 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5009    executes a '``ret``' instruction.
5010 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5011    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5012    mechanism.
5013 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5014    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5015    attributes are valid here.
5016
5017 Semantics:
5018 """"""""""
5019
5020 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5021 instruction in most regards. The primary difference is that it
5022 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5023 library to unwind the stack.
5024
5025 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5026 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5027 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5028 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5029
5030 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5031 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5032 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5033 return value is available.
5034
5035 Example:
5036 """"""""
5037
5038 .. code-block:: llvm
5039
5040       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5041                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5042       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5043                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5044
5045 .. _i_resume:
5046
5047 '``resume``' Instruction
5048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5049
5050 Syntax:
5051 """""""
5052
5053 ::
5054
5055       resume <type> <value>
5056
5057 Overview:
5058 """""""""
5059
5060 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5061 successors.
5062
5063 Arguments:
5064 """"""""""
5065
5066 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5067 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5068 function.
5069
5070 Semantics:
5071 """"""""""
5072
5073 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5074 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5075 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5076
5077 Example:
5078 """"""""
5079
5080 .. code-block:: llvm
5081
5082       resume { i8*, i32 } %exn
5083
5084 .. _i_unreachable:
5085
5086 '``unreachable``' Instruction
5087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5088
5089 Syntax:
5090 """""""
5091
5092 ::
5093
5094       unreachable
5095
5096 Overview:
5097 """""""""
5098
5099 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5100 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5101 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5102 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5103
5104 Semantics:
5105 """"""""""
5106
5107 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5108
5109 .. _binaryops:
5110
5111 Binary Operations
5112 -----------------
5113
5114 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5115 They require two operands of the same type, execute an operation on
5116 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5117 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5118 result value has the same type as its operands.
5119
5120 There are several different binary operators:
5121
5122 .. _i_add:
5123
5124 '``add``' Instruction
5125 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5126
5127 Syntax:
5128 """""""
5129
5130 ::
5131
5132       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5133       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5134       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5135       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5136
5137 Overview:
5138 """""""""
5139
5140 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5141
5142 Arguments:
5143 """"""""""
5144
5145 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5146 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5147 arguments must have identical types.
5148
5149 Semantics:
5150 """"""""""
5151
5152 The value produced is the integer sum of the two operands.
5153
5154 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5155 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5156 the result.
5157
5158 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5159 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5160
5161 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5162 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5163 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5164 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5165
5166 Example:
5167 """"""""
5168
5169 .. code-block:: llvm
5170
5171       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5172
5173 .. _i_fadd:
5174
5175 '``fadd``' Instruction
5176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5177
5178 Syntax:
5179 """""""
5180
5181 ::
5182
5183       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5184
5185 Overview:
5186 """""""""
5187
5188 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5189
5190 Arguments:
5191 """"""""""
5192
5193 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5194 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5195 Both arguments must have identical types.
5196
5197 Semantics:
5198 """"""""""
5199
5200 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5201 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5202 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5203 optimizations:
5204
5205 Example:
5206 """"""""
5207
5208 .. code-block:: llvm
5209
5210       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5211
5212 '``sub``' Instruction
5213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5214
5215 Syntax:
5216 """""""
5217
5218 ::
5219
5220       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5221       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5222       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5223       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5224
5225 Overview:
5226 """""""""
5227
5228 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5229
5230 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5231 instruction present in most other intermediate representations.
5232
5233 Arguments:
5234 """"""""""
5235
5236 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5237 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5238 arguments must have identical types.
5239
5240 Semantics:
5241 """"""""""
5242
5243 The value produced is the integer difference of the two operands.
5244
5245 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5246 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5247 the result.
5248
5249 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5250 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5251
5252 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5253 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5254 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5255 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5256
5257 Example:
5258 """"""""
5259
5260 .. code-block:: llvm
5261
5262       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5263       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5264
5265 .. _i_fsub:
5266
5267 '``fsub``' Instruction
5268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5269
5270 Syntax:
5271 """""""
5272
5273 ::
5274
5275       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5276
5277 Overview:
5278 """""""""
5279
5280 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5281
5282 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5283 instruction present in most other intermediate representations.
5284
5285 Arguments:
5286 """"""""""
5287
5288 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5289 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5290 Both arguments must have identical types.
5291
5292 Semantics:
5293 """"""""""
5294
5295 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5296 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5297 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5298 unsafe floating point optimizations:
5299
5300 Example:
5301 """"""""
5302
5303 .. code-block:: llvm
5304
5305       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5306       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5307
5308 '``mul``' Instruction
5309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5310
5311 Syntax:
5312 """""""
5313
5314 ::
5315
5316       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5317       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5318       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5319       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5320
5321 Overview:
5322 """""""""
5323
5324 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5325
5326 Arguments:
5327 """"""""""
5328
5329 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5330 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5331 arguments must have identical types.
5332
5333 Semantics:
5334 """"""""""
5335
5336 The value produced is the integer product of the two operands.
5337
5338 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5339 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5340 bit width of the result.
5341
5342 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5343 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5344 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5345 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5346 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5347 product.
5348
5349 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5350 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5351 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5352 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5353
5354 Example:
5355 """"""""
5356
5357 .. code-block:: llvm
5358
5359       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5360
5361 .. _i_fmul:
5362
5363 '``fmul``' Instruction
5364 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5365
5366 Syntax:
5367 """""""
5368
5369 ::
5370
5371       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5372
5373 Overview:
5374 """""""""
5375
5376 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5377
5378 Arguments:
5379 """"""""""
5380
5381 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5382 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5383 Both arguments must have identical types.
5384
5385 Semantics:
5386 """"""""""
5387
5388 The value produced is the floating point product of the two operands.
5389 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5390 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5391 unsafe floating point optimizations:
5392
5393 Example:
5394 """"""""
5395
5396 .. code-block:: llvm
5397
5398       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5399
5400 '``udiv``' Instruction
5401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5402
5403 Syntax:
5404 """""""
5405
5406 ::
5407
5408       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5409       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5410
5411 Overview:
5412 """""""""
5413
5414 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5415
5416 Arguments:
5417 """"""""""
5418
5419 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5420 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5421 arguments must have identical types.
5422
5423 Semantics:
5424 """"""""""
5425
5426 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5427
5428 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5429 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5430
5431 Division by zero leads to undefined behavior.
5432
5433 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5434 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5435 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5436
5437 Example:
5438 """"""""
5439
5440 .. code-block:: llvm
5441
5442       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5443
5444 '``sdiv``' Instruction
5445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5446
5447 Syntax:
5448 """""""
5449
5450 ::
5451
5452       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5453       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5454
5455 Overview:
5456 """""""""
5457
5458 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5459
5460 Arguments:
5461 """"""""""
5462
5463 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5464 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5465 arguments must have identical types.
5466
5467 Semantics:
5468 """"""""""
5469
5470 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5471 rounded towards zero.
5472
5473 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5474 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5475
5476 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5477 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5478 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5479
5480 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5481 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5482
5483 Example:
5484 """"""""
5485
5486 .. code-block:: llvm
5487
5488       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5489
5490 .. _i_fdiv:
5491
5492 '``fdiv``' Instruction
5493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5494
5495 Syntax:
5496 """""""
5497
5498 ::
5499
5500       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5501
5502 Overview:
5503 """""""""
5504
5505 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5506
5507 Arguments:
5508 """"""""""
5509
5510 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5511 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5512 Both arguments must have identical types.
5513
5514 Semantics:
5515 """"""""""
5516
5517 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5518 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5519 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5520 unsafe floating point optimizations:
5521
5522 Example:
5523 """"""""
5524
5525 .. code-block:: llvm
5526
5527       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5528
5529 '``urem``' Instruction
5530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5531
5532 Syntax:
5533 """""""
5534
5535 ::
5536
5537       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5538
5539 Overview:
5540 """""""""
5541
5542 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5543 division of its two arguments.
5544
5545 Arguments:
5546 """"""""""
5547
5548 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5549 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5550 arguments must have identical types.
5551
5552 Semantics:
5553 """"""""""
5554
5555 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5556 This instruction always performs an unsigned division to get the
5557 remainder.
5558
5559 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5560 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5561
5562 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5563
5564 Example:
5565 """"""""
5566
5567 .. code-block:: llvm
5568
5569       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5570
5571 '``srem``' Instruction
5572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5573
5574 Syntax:
5575 """""""
5576
5577 ::
5578
5579       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5580
5581 Overview:
5582 """""""""
5583
5584 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5585 division of its two operands. This instruction can also take
5586 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5587 must be integers.
5588
5589 Arguments:
5590 """"""""""
5591
5592 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5593 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5594 arguments must have identical types.
5595
5596 Semantics:
5597 """"""""""
5598
5599 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5600 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5601 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5602 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5603 difference, see `The Math
5604 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5605 table of how this is implemented in various languages, please see
5606 `Wikipedia: modulo
5607 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5608
5609 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5610 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5611
5612 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5613 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5614 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5615 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5616 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5617 result of the division and the remainder.)
5618
5619 Example:
5620 """"""""
5621
5622 .. code-block:: llvm
5623
5624       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5625
5626 .. _i_frem:
5627
5628 '``frem``' Instruction
5629 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5630
5631 Syntax:
5632 """""""
5633
5634 ::
5635
5636       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5637
5638 Overview:
5639 """""""""
5640
5641 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5642 its two operands.
5643
5644 Arguments:
5645 """"""""""
5646
5647 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5648 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5649 Both arguments must have identical types.
5650
5651 Semantics:
5652 """"""""""
5653
5654 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5655 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5656 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5657 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5658
5659 Example:
5660 """"""""
5661
5662 .. code-block:: llvm
5663
5664       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5665
5666 .. _bitwiseops:
5667
5668 Bitwise Binary Operations
5669 -------------------------
5670
5671 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5672 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5673 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5674 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5675 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5676
5677 '``shl``' Instruction
5678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5679
5680 Syntax:
5681 """""""
5682
5683 ::
5684
5685       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5686       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5687       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5688       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5689
5690 Overview:
5691 """""""""
5692
5693 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5694 a specified number of bits.
5695
5696 Arguments:
5697 """"""""""
5698
5699 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5700 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5701 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5702
5703 Semantics:
5704 """"""""""
5705
5706 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5707 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5708 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5709 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5710 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5711 in ``op2``.
5712
5713 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5714 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5715 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5716 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5717 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5718 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5719 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5720
5721 Example:
5722 """"""""
5723
5724 .. code-block:: llvm
5725
5726       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5727       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5728       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5729       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5730       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5731
5732 '``lshr``' Instruction
5733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5734
5735 Syntax:
5736 """""""
5737
5738 ::
5739
5740       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5741       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5742
5743 Overview:
5744 """""""""
5745
5746 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5747 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5748
5749 Arguments:
5750 """"""""""
5751
5752 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5753 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5754 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5755
5756 Semantics:
5757 """"""""""
5758
5759 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5760 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5761 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5762 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5763 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5764 corresponding shift amount in ``op2``.
5765
5766 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5767 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5768 non-zero.
5769
5770 Example:
5771 """"""""
5772
5773 .. code-block:: llvm
5774
5775       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5776       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5777       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5778       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5779       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5780       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5781
5782 '``ashr``' Instruction
5783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5784
5785 Syntax:
5786 """""""
5787
5788 ::
5789
5790       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5791       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5792
5793 Overview:
5794 """""""""
5795
5796 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5797 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5798 extension.
5799
5800 Arguments:
5801 """"""""""
5802
5803 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5804 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5805 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5806
5807 Semantics:
5808 """"""""""
5809
5810 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5811 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5812 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5813 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5814 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5815 corresponding shift amount in ``op2``.
5816
5817 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5818 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5819 non-zero.
5820
5821 Example:
5822 """"""""
5823
5824 .. code-block:: llvm
5825
5826       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5827       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5828       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5829       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5830       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5831       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5832
5833 '``and``' Instruction
5834 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5835
5836 Syntax:
5837 """""""
5838
5839 ::
5840
5841       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5842
5843 Overview:
5844 """""""""
5845
5846 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5847 operands.
5848
5849 Arguments:
5850 """"""""""
5851
5852 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5853 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5854 arguments must have identical types.
5855
5856 Semantics:
5857 """"""""""
5858
5859 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5860
5861 +-----+-----+-----+
5862 | In0 | In1 | Out |
5863 +-----+-----+-----+
5864 |   0 |   0 |   0 |
5865 +-----+-----+-----+
5866 |   0 |   1 |   0 |
5867 +-----+-----+-----+
5868 |   1 |   0 |   0 |
5869 +-----+-----+-----+
5870 |   1 |   1 |   1 |
5871 +-----+-----+-----+
5872
5873 Example:
5874 """"""""
5875
5876 .. code-block:: llvm
5877
5878       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5879       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5880       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5881
5882 '``or``' Instruction
5883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5884
5885 Syntax:
5886 """""""
5887
5888 ::
5889
5890       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5891
5892 Overview:
5893 """""""""
5894
5895 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5896 two operands.
5897
5898 Arguments:
5899 """"""""""
5900
5901 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5902 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5903 arguments must have identical types.
5904
5905 Semantics:
5906 """"""""""
5907
5908 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5909
5910 +-----+-----+-----+
5911 | In0 | In1 | Out |
5912 +-----+-----+-----+
5913 |   0 |   0 |   0 |
5914 +-----+-----+-----+
5915 |   0 |   1 |   1 |
5916 +-----+-----+-----+
5917 |   1 |   0 |   1 |
5918 +-----+-----+-----+
5919 |   1 |   1 |   1 |
5920 +-----+-----+-----+
5921
5922 Example:
5923 """"""""
5924
5925 ::
5926
5927       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5928       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5929       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5930
5931 '``xor``' Instruction
5932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5933
5934 Syntax:
5935 """""""
5936
5937 ::
5938
5939       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5940
5941 Overview:
5942 """""""""
5943
5944 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5945 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5946 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5947
5948 Arguments:
5949 """"""""""
5950
5951 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5952 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5953 arguments must have identical types.
5954
5955 Semantics:
5956 """"""""""
5957
5958 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5959
5960 +-----+-----+-----+
5961 | In0 | In1 | Out |
5962 +-----+-----+-----+
5963 |   0 |   0 |   0 |
5964 +-----+-----+-----+
5965 |   0 |   1 |   1 |
5966 +-----+-----+-----+
5967 |   1 |   0 |   1 |
5968 +-----+-----+-----+
5969 |   1 |   1 |   0 |
5970 +-----+-----+-----+
5971
5972 Example:
5973 """"""""
5974
5975 .. code-block:: llvm
5976
5977       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5978       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5979       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5980       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5981
5982 Vector Operations
5983 -----------------
5984
5985 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
5986 target-independent manner. These instructions cover the element-access
5987 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
5988 While LLVM does directly support these vector operations, many
5989 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
5990 take full advantage of a specific target.
5991
5992 .. _i_extractelement:
5993
5994 '``extractelement``' Instruction
5995 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5996
5997 Syntax:
5998 """""""
5999
6000 ::
6001
6002       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6003
6004 Overview:
6005 """""""""
6006
6007 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6008 from a vector at a specified index.
6009
6010 Arguments:
6011 """"""""""
6012
6013 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6014 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6015 the position from which to extract the element. The index may be a
6016 variable of any integer type.
6017
6018 Semantics:
6019 """"""""""
6020
6021 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6022 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6023 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6024
6025 Example:
6026 """"""""
6027
6028 .. code-block:: llvm
6029
6030       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6031
6032 .. _i_insertelement:
6033
6034 '``insertelement``' Instruction
6035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6036
6037 Syntax:
6038 """""""
6039
6040 ::
6041
6042       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6043
6044 Overview:
6045 """""""""
6046
6047 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6048 vector at a specified index.
6049
6050 Arguments:
6051 """"""""""
6052
6053 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6054 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6055 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6056 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6057 index may be a variable of any integer type.
6058
6059 Semantics:
6060 """"""""""
6061
6062 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6063 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6064 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6065 undefined.
6066
6067 Example:
6068 """"""""
6069
6070 .. code-block:: llvm
6071
6072       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6073
6074 .. _i_shufflevector:
6075
6076 '``shufflevector``' Instruction
6077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6078
6079 Syntax:
6080 """""""
6081
6082 ::
6083
6084       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6085
6086 Overview:
6087 """""""""
6088
6089 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6090 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6091 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6092
6093 Arguments:
6094 """"""""""
6095
6096 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6097 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6098 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6099 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6100 same as the element type of the first two operands.
6101
6102 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6103 constant integer or undef values.
6104
6105 Semantics:
6106 """"""""""
6107
6108 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6109 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6110 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6111 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6112 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6113 only one vector.
6114
6115 Example:
6116 """"""""
6117
6118 .. code-block:: llvm
6119
6120       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6121                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6122       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6123                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6124       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6125                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6126       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6127                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6128
6129 Aggregate Operations
6130 --------------------
6131
6132 LLVM supports several instructions for working with
6133 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6134
6135 .. _i_extractvalue:
6136
6137 '``extractvalue``' Instruction
6138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6139
6140 Syntax:
6141 """""""
6142
6143 ::
6144
6145       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6146
6147 Overview:
6148 """""""""
6149
6150 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6151 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6152
6153 Arguments:
6154 """"""""""
6155
6156 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6157 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6158 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6159 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6160
6161 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6162
6163 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6164    omitted and assumed to be zero.
6165 -  At least one index must be specified.
6166 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6167
6168 Semantics:
6169 """"""""""
6170
6171 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6172 the index operands.
6173
6174 Example:
6175 """"""""
6176
6177 .. code-block:: llvm
6178
6179       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6180
6181 .. _i_insertvalue:
6182
6183 '``insertvalue``' Instruction
6184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6185
6186 Syntax:
6187 """""""
6188
6189 ::
6190
6191       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6192
6193 Overview:
6194 """""""""
6195
6196 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6197 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6198
6199 Arguments:
6200 """"""""""
6201
6202 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6203 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6204 a first-class value to insert. The following operands are constant
6205 indices indicating the position at which to insert the value in a
6206 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6207 to insert must have the same type as the value identified by the
6208 indices.
6209
6210 Semantics:
6211 """"""""""
6212
6213 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6214 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6215 indices is that of ``elt``.
6216
6217 Example:
6218 """"""""
6219
6220 .. code-block:: llvm
6221
6222       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6223       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6224       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6225
6226 .. _memoryops:
6227
6228 Memory Access and Addressing Operations
6229 ---------------------------------------
6230
6231 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6232 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6233 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6234 memory in LLVM.
6235
6236 .. _i_alloca:
6237
6238 '``alloca``' Instruction
6239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6240
6241 Syntax:
6242 """""""
6243
6244 ::
6245
6246       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6247
6248 Overview:
6249 """""""""
6250
6251 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6252 currently executing function, to be automatically released when this
6253 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6254 generic address space (address space zero).
6255
6256 Arguments:
6257 """"""""""
6258
6259 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6260 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6261 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6262 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6263 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6264 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6265 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6266 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6267 boundary compatible with the type.
6268
6269 '``type``' may be any sized type.
6270
6271 Semantics:
6272 """"""""""
6273
6274 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6275 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6276 memory is automatically released when the function returns. The
6277 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6278 variables that must have an address available. When the function returns
6279 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6280 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6281 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6282 is not specified.
6283
6284 Example:
6285 """"""""
6286
6287 .. code-block:: llvm
6288
6289       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6290       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6291       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6292       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6293
6294 .. _i_load:
6295
6296 '``load``' Instruction
6297 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6298
6299 Syntax:
6300 """""""
6301
6302 ::
6303
6304       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6305       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6306       !<index> = !{ i32 1 }
6307
6308 Overview:
6309 """""""""
6310
6311 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6312
6313 Arguments:
6314 """"""""""
6315
6316 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6317 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6318 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6319 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6320 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6321 operations <volatile>`.
6322
6323 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6324 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6325 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6326 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6327 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6328 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6329 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6330 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6331 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6332 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6333 any defined semantics for atomic loads.
6334
6335 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6336 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6337 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6338 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6339 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6340 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6341 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6342 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6343
6344 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6345 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6346 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6347 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6348 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6349 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6350 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6351
6352 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6353 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6354 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6355 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6356 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6357 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6358 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6359 its value is henceforth unchanging.
6360
6361 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6362 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6363 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6364 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6365 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6366 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
6367 to loads of a pointer type.
6368
6369 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6370 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6371 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
6372 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6373 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6374 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
6375 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6376 to loads of a pointer type.
6377
6378 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6379 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6380 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
6381 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6382 dereferenceable or null.
6383 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6384 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
6385 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6386 to loads of a pointer type.
6387
6388 Semantics:
6389 """"""""""
6390
6391 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6392 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6393 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6394 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6395 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6396 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6397 written using a store of the same type.
6398
6399 Examples:
6400 """""""""
6401
6402 .. code-block:: llvm
6403
6404       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6405       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6406       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6407
6408 .. _i_store:
6409
6410 '``store``' Instruction
6411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6412
6413 Syntax:
6414 """""""
6415
6416 ::
6417
6418       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6419       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6420
6421 Overview:
6422 """""""""
6423
6424 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6425
6426 Arguments:
6427 """"""""""
6428
6429 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6430 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6431 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6432 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6433 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6434 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6435 operations <volatile>`.
6436
6437 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6438 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6439 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6440 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6441 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6442 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6443 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6444 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6445 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6446 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6447 have any defined semantics for atomic stores.
6448
6449 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6450 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6451 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6452 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6453 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6454 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6455 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6456 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6457
6458 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6459 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6460 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6461 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6462 be reused in the cache. The code generator may select special
6463 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6464 x86.
6465
6466 Semantics:
6467 """"""""""
6468
6469 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6470 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6471 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6472 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6473 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6474 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6475 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6476 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6477
6478 Example:
6479 """"""""
6480
6481 .. code-block:: llvm
6482
6483       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6484       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6485       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6486
6487 .. _i_fence:
6488
6489 '``fence``' Instruction
6490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6491
6492 Syntax:
6493 """""""
6494
6495 ::
6496
6497       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6498
6499 Overview:
6500 """""""""
6501
6502 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6503 between operations.
6504
6505 Arguments:
6506 """"""""""
6507
6508 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6509 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6510 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6511
6512 Semantics:
6513 """"""""""
6514
6515 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6516 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6517 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6518 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6519 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6520 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6521 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6522 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6523 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6524 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6525 *happens-before* edge.
6526
6527 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6528 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6529 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6530
6531 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6532 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6533 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6534
6535 Example:
6536 """"""""
6537
6538 .. code-block:: llvm
6539
6540       fence acquire                          ; yields void
6541       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6542
6543 .. _i_cmpxchg:
6544
6545 '``cmpxchg``' Instruction
6546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6547
6548 Syntax:
6549 """""""
6550
6551 ::
6552
6553       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6554
6555 Overview:
6556 """""""""
6557
6558 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6559 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6560 equal, it tries to store a new value into the memory.
6561
6562 Arguments:
6563 """"""""""
6564
6565 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6566 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6567 address, and a new value to place at that address if the compared values
6568 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6569 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6570 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6571 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6572 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6573 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6574 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6575
6576 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6577 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6578 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6579 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6580 ``release`` or ``acq_rel``.
6581
6582 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6583 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6584 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6585 respect to all other code in the system.
6586
6587 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6588 equal to the size in memory of the operand.
6589
6590 Semantics:
6591 """"""""""
6592
6593 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6594 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6595 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6596 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6597
6598 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6599 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6600 matched.
6601
6602 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6603 if the value loaded equals ``cmp``.
6604
6605 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6606 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6607 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6608
6609 Example:
6610 """"""""
6611
6612 .. code-block:: llvm
6613
6614     entry:
6615       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6616       br label %loop
6617
6618     loop:
6619       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6620       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6621       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6622       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6623       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6624       br i1 %success, label %done, label %loop
6625
6626     done:
6627       ...
6628
6629 .. _i_atomicrmw:
6630
6631 '``atomicrmw``' Instruction
6632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6633
6634 Syntax:
6635 """""""
6636
6637 ::
6638
6639       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6640
6641 Overview:
6642 """""""""
6643
6644 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6645
6646 Arguments:
6647 """"""""""
6648
6649 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6650 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6651 operation. The operation must be one of the following keywords:
6652
6653 -  xchg
6654 -  add
6655 -  sub
6656 -  and
6657 -  nand
6658 -  or
6659 -  xor
6660 -  max
6661 -  min
6662 -  umax
6663 -  umin
6664
6665 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6666 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6667 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6668 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6669 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6670 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6671 operations <volatile>`.
6672
6673 Semantics:
6674 """"""""""
6675
6676 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6677 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6678 value at the location is returned. The modification is specified by the
6679 operation argument:
6680
6681 -  xchg: ``*ptr = val``
6682 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6683 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6684 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6685 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6686 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6687 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6688 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6689 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6690 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6691    comparison)
6692 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6693    comparison)
6694
6695 Example:
6696 """"""""
6697
6698 .. code-block:: llvm
6699
6700       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6701
6702 .. _i_getelementptr:
6703
6704 '``getelementptr``' Instruction
6705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6706
6707 Syntax:
6708 """""""
6709
6710 ::
6711
6712       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6713       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6714       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6715
6716 Overview:
6717 """""""""
6718
6719 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6720 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6721 address calculation only and does not access memory.
6722
6723 Arguments:
6724 """"""""""
6725
6726 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6727 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6728 base address to start from. The remaining arguments are indices
6729 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6730 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6731 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6732 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6733 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6734 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6735 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6736 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6737 would require loading the pointer before continuing calculation.
6738
6739 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6740 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6741 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6742 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6743 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6744 required to be constant. These integers are treated as signed values
6745 where relevant.
6746
6747 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6748 to LLVM:
6749
6750 .. code-block:: c
6751
6752     struct RT {
6753       char A;
6754       int B[10][20];
6755       char C;
6756     };
6757     struct ST {
6758       int X;
6759       double Y;
6760       struct RT Z;
6761     };
6762
6763     int *foo(struct ST *s) {
6764       return &s[1].Z.B[5][13];
6765     }
6766
6767 The LLVM code generated by Clang is:
6768
6769 .. code-block:: llvm
6770
6771     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6772     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6773
6774     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6775     entry:
6776       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6777       ret i32* %arrayidx
6778     }
6779
6780 Semantics:
6781 """"""""""
6782
6783 In the example above, the first index is indexing into the
6784 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6785 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6786 indexes into the third element of the structure, yielding a
6787 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6788 structure. The third index indexes into the second element of the
6789 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6790 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6791 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6792 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6793
6794 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6795 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6796 for the given testcase is equivalent to:
6797
6798 .. code-block:: llvm
6799
6800     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6801       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6802       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6803       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6804       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6805       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6806       ret i32* %t5
6807     }
6808
6809 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6810 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6811 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6812 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6813 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6814 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6815 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6816 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6817 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6818 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6819
6820 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6821 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6822 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6823 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6824 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6825 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6826 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6827 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6828 information.
6829
6830 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6831 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6832
6833 Example:
6834 """"""""
6835
6836 .. code-block:: llvm
6837
6838         ; yields [12 x i8]*:aptr
6839         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6840         ; yields i8*:vptr
6841         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6842         ; yields i8*:eptr
6843         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6844         ; yields i32*:iptr
6845         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6846
6847 In cases where the pointer argument is a vector of pointers, each index
6848 must be a vector with the same number of elements. For example:
6849
6850 .. code-block:: llvm
6851
6852      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets,
6853
6854 Conversion Operations
6855 ---------------------
6856
6857 The instructions in this category are the conversion instructions
6858 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6859 various bit conversions on the operand.
6860
6861 '``trunc .. to``' Instruction
6862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6863
6864 Syntax:
6865 """""""
6866
6867 ::
6868
6869       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6870
6871 Overview:
6872 """""""""
6873
6874 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6875
6876 Arguments:
6877 """"""""""
6878
6879 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6880 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6881 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6882 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6883 types are not allowed.
6884
6885 Semantics:
6886 """"""""""
6887
6888 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6889 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6890 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6891 It will always truncate bits.
6892
6893 Example:
6894 """"""""
6895
6896 .. code-block:: llvm
6897
6898       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6899       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6900       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6901       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6902
6903 '``zext .. to``' Instruction
6904 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6905
6906 Syntax:
6907 """""""
6908
6909 ::
6910
6911       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6912
6913 Overview:
6914 """""""""
6915
6916 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6917
6918 Arguments:
6919 """"""""""
6920
6921 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6922 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6923 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6924 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6925
6926 Semantics:
6927 """"""""""
6928
6929 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6930 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6931
6932 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6933
6934 Example:
6935 """"""""
6936
6937 .. code-block:: llvm
6938
6939       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
6940       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
6941       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6942
6943 '``sext .. to``' Instruction
6944 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6945
6946 Syntax:
6947 """""""
6948
6949 ::
6950
6951       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6952
6953 Overview:
6954 """""""""
6955
6956 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
6957
6958 Arguments:
6959 """"""""""
6960
6961 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6962 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6963 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6964 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6965
6966 Semantics:
6967 """"""""""
6968
6969 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
6970 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
6971 of the type ``ty2``.
6972
6973 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
6974
6975 Example:
6976 """"""""
6977
6978 .. code-block:: llvm
6979
6980       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
6981       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
6982       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
6983
6984 '``fptrunc .. to``' Instruction
6985 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6986
6987 Syntax:
6988 """""""
6989
6990 ::
6991
6992       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6993
6994 Overview:
6995 """""""""
6996
6997 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
6998
6999 Arguments:
7000 """"""""""
7001
7002 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7003 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7004 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7005 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7006
7007 Semantics:
7008 """"""""""
7009
7010 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7011 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7012 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7013 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7014
7015 Example:
7016 """"""""
7017
7018 .. code-block:: llvm
7019
7020       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7021       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7022
7023 '``fpext .. to``' Instruction
7024 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7025
7026 Syntax:
7027 """""""
7028
7029 ::
7030
7031       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7032
7033 Overview:
7034 """""""""
7035
7036 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7037 point value.
7038
7039 Arguments:
7040 """"""""""
7041
7042 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7043 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7044 to. The source type must be smaller than the destination type.
7045
7046 Semantics:
7047 """"""""""
7048
7049 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7050 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7051 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7052 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7053 *no-op cast* for a floating point cast.
7054
7055 Example:
7056 """"""""
7057
7058 .. code-block:: llvm
7059
7060       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7061       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7062
7063 '``fptoui .. to``' Instruction
7064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7065
7066 Syntax:
7067 """""""
7068
7069 ::
7070
7071       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7072
7073 Overview:
7074 """""""""
7075
7076 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7077 integer equivalent of type ``ty2``.
7078
7079 Arguments:
7080 """"""""""
7081
7082 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7083 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7084 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7085 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7086 type with the same number of elements as ``ty``
7087
7088 Semantics:
7089 """"""""""
7090
7091 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7092 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7093 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7094 are undefined.
7095
7096 Example:
7097 """"""""
7098
7099 .. code-block:: llvm
7100
7101       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7102       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7103       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7104
7105 '``fptosi .. to``' Instruction
7106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7107
7108 Syntax:
7109 """""""
7110
7111 ::
7112
7113       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7114
7115 Overview:
7116 """""""""
7117
7118 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7119 ``value`` to type ``ty2``.
7120
7121 Arguments:
7122 """"""""""
7123
7124 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7125 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7126 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7127 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7128 type with the same number of elements as ``ty``
7129
7130 Semantics:
7131 """"""""""
7132
7133 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7134 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7135 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7136 are undefined.
7137
7138 Example:
7139 """"""""
7140
7141 .. code-block:: llvm
7142
7143       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7144       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7145       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7146
7147 '``uitofp .. to``' Instruction
7148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7149
7150 Syntax:
7151 """""""
7152
7153 ::
7154
7155       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7156
7157 Overview:
7158 """""""""
7159
7160 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7161 and converts that value to the ``ty2`` type.
7162
7163 Arguments:
7164 """"""""""
7165
7166 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7167 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7168 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7169 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7170 type with the same number of elements as ``ty``
7171
7172 Semantics:
7173 """"""""""
7174
7175 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7176 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7177 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7178 are undefined.
7179
7180 Example:
7181 """"""""
7182
7183 .. code-block:: llvm
7184
7185       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7186       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7187
7188 '``sitofp .. to``' Instruction
7189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7190
7191 Syntax:
7192 """""""
7193
7194 ::
7195
7196       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7197
7198 Overview:
7199 """""""""
7200
7201 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7202 converts that value to the ``ty2`` type.
7203
7204 Arguments:
7205 """"""""""
7206
7207 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7208 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7209 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7210 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7211 type with the same number of elements as ``ty``
7212
7213 Semantics:
7214 """"""""""
7215
7216 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7217 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7218 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7219 undefined.
7220
7221 Example:
7222 """"""""
7223
7224 .. code-block:: llvm
7225
7226       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7227       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7228
7229 .. _i_ptrtoint:
7230
7231 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7233
7234 Syntax:
7235 """""""
7236
7237 ::
7238
7239       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7240
7241 Overview:
7242 """""""""
7243
7244 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7245 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7246
7247 Arguments:
7248 """"""""""
7249
7250 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7251 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7252 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7253 a vector of integers type.
7254
7255 Semantics:
7256 """"""""""
7257
7258 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7259 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7260 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7261 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7262 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7263 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7264 change.
7265
7266 Example:
7267 """"""""
7268
7269 .. code-block:: llvm
7270
7271       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7272       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7273       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7274
7275 .. _i_inttoptr:
7276
7277 '``inttoptr .. to``' Instruction
7278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7279
7280 Syntax:
7281 """""""
7282
7283 ::
7284
7285       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7286
7287 Overview:
7288 """""""""
7289
7290 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7291 pointer type, ``ty2``.
7292
7293 Arguments:
7294 """"""""""
7295
7296 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7297 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7298 type.
7299
7300 Semantics:
7301 """"""""""
7302
7303 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7304 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7305 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7306 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7307 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7308 nothing is done (*no-op cast*).
7309
7310 Example:
7311 """"""""
7312
7313 .. code-block:: llvm
7314
7315       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7316       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7317       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7318       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7319
7320 .. _i_bitcast:
7321
7322 '``bitcast .. to``' Instruction
7323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7324
7325 Syntax:
7326 """""""
7327
7328 ::
7329
7330       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7331
7332 Overview:
7333 """""""""
7334
7335 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7336 changing any bits.
7337
7338 Arguments:
7339 """"""""""
7340
7341 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7342 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7343 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7344 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7345 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
7346 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7347 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7348 long as they have the same size).
7349
7350 Semantics:
7351 """"""""""
7352
7353 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7354 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7355 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7356 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7357 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7358 pointers) types with the same address space through this instruction.
7359 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7360 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7361
7362 Example:
7363 """"""""
7364
7365 .. code-block:: llvm
7366
7367       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7368       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7369       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7370       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7371
7372 .. _i_addrspacecast:
7373
7374 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7375 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7376
7377 Syntax:
7378 """""""
7379
7380 ::
7381
7382       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7383
7384 Overview:
7385 """""""""
7386
7387 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7388 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7389
7390 Arguments:
7391 """"""""""
7392
7393 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7394 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7395 address space.
7396
7397 Semantics:
7398 """"""""""
7399
7400 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7401 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7402 value modification, depending on the target and the address space
7403 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7404 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7405 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7406 location.
7407
7408 Example:
7409 """"""""
7410
7411 .. code-block:: llvm
7412
7413       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7414       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7415       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7416
7417 .. _otherops:
7418
7419 Other Operations
7420 ----------------
7421
7422 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7423 which defy better classification.
7424
7425 .. _i_icmp:
7426
7427 '``icmp``' Instruction
7428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7429
7430 Syntax:
7431 """""""
7432
7433 ::
7434
7435       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7436
7437 Overview:
7438 """""""""
7439
7440 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7441 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7442 pointer, or pointer vector operands.
7443
7444 Arguments:
7445 """"""""""
7446
7447 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7448 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7449 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7450
7451 #. ``eq``: equal
7452 #. ``ne``: not equal
7453 #. ``ugt``: unsigned greater than
7454 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7455 #. ``ult``: unsigned less than
7456 #. ``ule``: unsigned less or equal
7457 #. ``sgt``: signed greater than
7458 #. ``sge``: signed greater or equal
7459 #. ``slt``: signed less than
7460 #. ``sle``: signed less or equal
7461
7462 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7463 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7464 must also be identical types.
7465
7466 Semantics:
7467 """"""""""
7468
7469 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7470 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7471 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7472
7473 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7474    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7475 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7476    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7477 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7478    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7479 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7480    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7481 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7482    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7483 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7484    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7485 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7486    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7487 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7488    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7489 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7490    if ``op1`` is less than ``op2``.
7491 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7492    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7493
7494 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7495 are compared as if they were integers.
7496
7497 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7498 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7499 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7500
7501 Example:
7502 """"""""
7503
7504 .. code-block:: llvm
7505
7506       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7507       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7508       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7509       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7510       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7511       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7512
7513 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7514 ``icmp`` instruction.
7515
7516 .. _i_fcmp:
7517
7518 '``fcmp``' Instruction
7519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7520
7521 Syntax:
7522 """""""
7523
7524 ::
7525
7526       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7527
7528 Overview:
7529 """""""""
7530
7531 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7532 values based on comparison of its operands.
7533
7534 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7535 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7536
7537 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7538 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7539 compared.
7540
7541 Arguments:
7542 """"""""""
7543
7544 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7545 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7546 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7547
7548 #. ``false``: no comparison, always returns false
7549 #. ``oeq``: ordered and equal
7550 #. ``ogt``: ordered and greater than
7551 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7552 #. ``olt``: ordered and less than
7553 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7554 #. ``one``: ordered and not equal
7555 #. ``ord``: ordered (no nans)
7556 #. ``ueq``: unordered or equal
7557 #. ``ugt``: unordered or greater than
7558 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7559 #. ``ult``: unordered or less than
7560 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7561 #. ``une``: unordered or not equal
7562 #. ``uno``: unordered (either nans)
7563 #. ``true``: no comparison, always returns true
7564
7565 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7566 that either operand may be a QNAN.
7567
7568 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7569 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7570 type. They must have identical types.
7571
7572 Semantics:
7573 """"""""""
7574
7575 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7576 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7577 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7578 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7579
7580 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7581 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7582    is equal to ``op2``.
7583 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7584    is greater than ``op2``.
7585 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7586    is greater than or equal to ``op2``.
7587 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7588    is less than ``op2``.
7589 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7590    is less than or equal to ``op2``.
7591 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7592    is not equal to ``op2``.
7593 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7594 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7595    equal to ``op2``.
7596 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7597    greater than ``op2``.
7598 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7599    greater than or equal to ``op2``.
7600 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7601    less than ``op2``.
7602 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7603    less than or equal to ``op2``.
7604 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7605    not equal to ``op2``.
7606 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7607 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7608
7609 Example:
7610 """"""""
7611
7612 .. code-block:: llvm
7613
7614       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7615       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7616       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7617       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7618
7619 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7620 ``fcmp`` instruction.
7621
7622 .. _i_phi:
7623
7624 '``phi``' Instruction
7625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7626
7627 Syntax:
7628 """""""
7629
7630 ::
7631
7632       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7633
7634 Overview:
7635 """""""""
7636
7637 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7638 graph representing the function.
7639
7640 Arguments:
7641 """"""""""
7642
7643 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7644 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7645 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7646 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7647 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7648 label arguments.
7649
7650 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7651 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7652 block.
7653
7654 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7655 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7656 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7657 instruction's return value on the same edge).
7658
7659 Semantics:
7660 """"""""""
7661
7662 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7663 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7664 executed just prior to the current block.
7665
7666 Example:
7667 """"""""
7668
7669 .. code-block:: llvm
7670
7671     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7672       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7673       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7674       br label %Loop
7675
7676 .. _i_select:
7677
7678 '``select``' Instruction
7679 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7680
7681 Syntax:
7682 """""""
7683
7684 ::
7685
7686       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7687
7688       selty is either i1 or {<N x i1>}
7689
7690 Overview:
7691 """""""""
7692
7693 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7694 condition, without IR-level branching.
7695
7696 Arguments:
7697 """"""""""
7698
7699 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7700 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7701 class <t_firstclass>` type.
7702
7703 Semantics:
7704 """"""""""
7705
7706 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7707 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7708 argument.
7709
7710 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7711 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7712
7713 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7714 same size, then an entire vector is selected.
7715
7716 Example:
7717 """"""""
7718
7719 .. code-block:: llvm
7720
7721       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7722
7723 .. _i_call:
7724
7725 '``call``' Instruction
7726 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7727
7728 Syntax:
7729 """""""
7730
7731 ::
7732
7733       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7734
7735 Overview:
7736 """""""""
7737
7738 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7739
7740 Arguments:
7741 """"""""""
7742
7743 This instruction requires several arguments:
7744
7745 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7746    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7747    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7748    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7749    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7750
7751    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7752       recursive cycle in the call graph.
7753    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7754       forwarded in place.
7755
7756    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7757    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7758    rules:
7759
7760    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7761      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7762    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7763      produced by the call or void.
7764    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7765      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7766      in address space.
7767    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7768    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7769      returned, and inalloca, must match.
7770    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7771      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7772      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7773
7774    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7775    the following conditions are met:
7776
7777    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7778    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7779       uses value of call or is void).
7780    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7781       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7782    -  `Platform-specific constraints are
7783       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7784
7785 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7786    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7787    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7788    calling convention of the call must match the calling convention of
7789    the target function, or else the behavior is undefined.
7790 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7791    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7792    are valid here.
7793 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7794    type of the return value. Functions that return no value are marked
7795    ``void``.
7796 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7797    being invoked. The argument types must match the types implied by
7798    this signature. This type can be omitted if the function is not
7799    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7800    function.
7801 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7802    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7803    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7804    to function value.
7805 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7806    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7807    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7808    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7809    extra arguments can be specified.
7810 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7811    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7812    attributes are valid here.
7813
7814 Semantics:
7815 """"""""""
7816
7817 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7818 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7819 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7820 flow continues with the instruction after the function call, and the
7821 return value of the function is bound to the result argument.
7822
7823 Example:
7824 """"""""
7825
7826 .. code-block:: llvm
7827
7828       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7829       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7830       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7831       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7832       call void %foo(i8 97 signext)
7833
7834       %struct.A = type { i32, i8 }
7835       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7836       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7837       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7838       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7839       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7840
7841 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7842 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7843 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7844 This is something we'd like to change in the future to provide better
7845 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7846
7847 .. _i_va_arg:
7848
7849 '``va_arg``' Instruction
7850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7851
7852 Syntax:
7853 """""""
7854
7855 ::
7856
7857       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7858
7859 Overview:
7860 """""""""
7861
7862 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7863 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7864 the ``va_arg`` macro in C.
7865
7866 Arguments:
7867 """"""""""
7868
7869 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7870 argument. It returns a value of the specified argument type and
7871 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7872 type of ``va_list`` is target specific.
7873
7874 Semantics:
7875 """"""""""
7876
7877 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7878 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7879 the next argument. For more information, see the variable argument
7880 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7881
7882 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7883 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7884 function.
7885
7886 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7887 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7888
7889 Example:
7890 """"""""
7891
7892 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7893
7894 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7895 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7896 types on any target.
7897
7898 .. _i_landingpad:
7899
7900 '``landingpad``' Instruction
7901 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7902
7903 Syntax:
7904 """""""
7905
7906 ::
7907
7908       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
7909       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
7910
7911       <clause> := catch <type> <value>
7912       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7913
7914 Overview:
7915 """""""""
7916
7917 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7918 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7919 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7920 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7921 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
7922 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7923
7924 Arguments:
7925 """"""""""
7926
7927 The optional
7928 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
7929
7930 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
7931 contains the global variable representing the "type" that may be caught
7932 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
7933 clause takes an array constant as its argument. Use
7934 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
7935 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
7936 the ``cleanup`` flag.
7937
7938 Semantics:
7939 """"""""""
7940
7941 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
7942 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
7943 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
7944 calling conventions, how the personality function results are
7945 represented in LLVM IR is target specific.
7946
7947 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
7948 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
7949 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
7950 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
7951 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
7952 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
7953 unwinding continues further up the call stack.
7954
7955 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
7956
7957 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
7958    of an '``invoke``' instruction.
7959 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
7960    first non-PHI instruction.
7961 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
7962    pad block.
7963 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
7964    '``landingpad``' instruction.
7965
7966 Example:
7967 """"""""
7968
7969 .. code-block:: llvm
7970
7971       ;; A landing pad which can catch an integer.
7972       %res = landingpad { i8*, i32 }
7973                catch i8** @_ZTIi
7974       ;; A landing pad that is a cleanup.
7975       %res = landingpad { i8*, i32 }
7976                cleanup
7977       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
7978       %res = landingpad { i8*, i32 }
7979                catch i8** @_ZTIi
7980                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
7981
7982 .. _intrinsics:
7983
7984 Intrinsic Functions
7985 ===================
7986
7987 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
7988 have well known names and semantics and are required to follow certain
7989 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
7990 for the LLVM language that does not require changing all of the
7991 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
7992 reader/writer, the parser, etc...).
7993
7994 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
7995 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
7996 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
7997 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
7998 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
7999 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8000 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8001 are added that they be documented here.
8002
8003 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8004 represents a family of functions that perform the same operation but on
8005 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8006 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8007 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8008 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8009 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8010 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8011 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8012 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8013 argument or the result.
8014
8015 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8016 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8017 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8018 whose type is matched against another type do not. For example, the
8019 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8020 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8021 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8022 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8023 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8024 type is matched against the return type, it does not require its own
8025 name suffix.
8026
8027 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8028 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8029
8030 .. _int_varargs:
8031
8032 Variable Argument Handling Intrinsics
8033 -------------------------------------
8034
8035 Variable argument support is defined in LLVM with the
8036 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8037 functions. These functions are related to the similarly named macros
8038 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8039
8040 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8041 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8042 does not define what this type is, so all transformations should be
8043 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8044
8045 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8046 variable argument handling intrinsic functions are used.
8047
8048 .. code-block:: llvm
8049
8050     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8051     ; it is merely an i8*.
8052     %struct.va_list = type { i8* }
8053
8054     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8055     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8056
8057     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8058       ; Initialize variable argument processing
8059       %ap = alloca %struct.va_list
8060       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8061       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8062
8063       ; Read a single integer argument
8064       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8065
8066       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8067       %aq = alloca i8*
8068       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8069       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8070       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8071
8072       ; Stop processing of arguments.
8073       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8074       ret i32 %tmp
8075     }
8076
8077     declare void @llvm.va_start(i8*)
8078     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8079     declare void @llvm.va_end(i8*)
8080
8081 .. _int_va_start:
8082
8083 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8085
8086 Syntax:
8087 """""""
8088
8089 ::
8090
8091       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8092
8093 Overview:
8094 """""""""
8095
8096 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8097 subsequent use by ``va_arg``.
8098
8099 Arguments:
8100 """"""""""
8101
8102 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8103
8104 Semantics:
8105 """"""""""
8106
8107 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8108 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8109 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8110 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8111 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8112 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8113 that out.
8114
8115 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8117
8118 Syntax:
8119 """""""
8120
8121 ::
8122
8123       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8124
8125 Overview:
8126 """""""""
8127
8128 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8129 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8130
8131 Arguments:
8132 """"""""""
8133
8134 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8135
8136 Semantics:
8137 """"""""""
8138
8139 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8140 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8141 element to which the argument points. Calls to
8142 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8143 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8144 ``llvm.va_end``.
8145
8146 .. _int_va_copy:
8147
8148 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8149 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8150
8151 Syntax:
8152 """""""
8153
8154 ::
8155
8156       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8157
8158 Overview:
8159 """""""""
8160
8161 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8162 from the source argument list to the destination argument list.
8163
8164 Arguments:
8165 """"""""""
8166
8167 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8168 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8169
8170 Semantics:
8171 """"""""""
8172
8173 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8174 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8175 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8176 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8177 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8178
8179 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8180 --------------------------------------
8181
8182 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8183 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8184 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8185 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8186
8187 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8188 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8189 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8190 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8191 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8192 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8193
8194 Experimental Statepoint Intrinsics
8195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8196
8197 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8198 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
8199 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8200 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
8201 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8202 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
8203 described in :doc:`Statepoints`.
8204
8205 .. _int_gcroot:
8206
8207 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8208 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8209
8210 Syntax:
8211 """""""
8212
8213 ::
8214
8215       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8216
8217 Overview:
8218 """""""""
8219
8220 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8221 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8222
8223 Arguments:
8224 """"""""""
8225
8226 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8227 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8228 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8229 root.
8230
8231 Semantics:
8232 """"""""""
8233
8234 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8235 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8236 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8237 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8238 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8239
8240 .. _int_gcread:
8241
8242 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8244
8245 Syntax:
8246 """""""
8247
8248 ::
8249
8250       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8251
8252 Overview:
8253 """""""""
8254
8255 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8256 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8257 barriers.
8258
8259 Arguments:
8260 """"""""""
8261
8262 The second argument is the address to read from, which should be an
8263 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8264 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8265 runtime (otherwise null).
8266
8267 Semantics:
8268 """"""""""
8269
8270 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8271 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8272 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8273 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8274 algorithm <gc>`.
8275
8276 .. _int_gcwrite:
8277
8278 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8279 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8280
8281 Syntax:
8282 """""""
8283
8284 ::
8285
8286       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8287
8288 Overview:
8289 """""""""
8290
8291 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8292 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8293 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8294
8295 Arguments:
8296 """"""""""
8297
8298 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8299 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8300 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8301 object, Obj may be null.
8302
8303 Semantics:
8304 """"""""""
8305
8306 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8307 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8308 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8309 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8310 algorithm <gc>`.
8311
8312 Code Generator Intrinsics
8313 -------------------------
8314
8315 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8316 may only be implemented with code generator support.
8317
8318 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8320
8321 Syntax:
8322 """""""
8323
8324 ::
8325
8326       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8327
8328 Overview:
8329 """""""""
8330
8331 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8332 target-specific value indicating the return address of the current
8333 function or one of its callers.
8334
8335 Arguments:
8336 """"""""""
8337
8338 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8339 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8340 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8341 value.
8342
8343 Semantics:
8344 """"""""""
8345
8346 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8347 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8348 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8349 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8350 used for debugging purposes.
8351
8352 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8353 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8354 of the obvious source-language caller.
8355
8356 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8357 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8358
8359 Syntax:
8360 """""""
8361
8362 ::
8363
8364       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8365
8366 Overview:
8367 """""""""
8368
8369 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8370 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8371
8372 Arguments:
8373 """"""""""
8374
8375 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8376 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8377 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8378 value.
8379
8380 Semantics:
8381 """"""""""
8382
8383 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8384 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8385 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8386 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8387 used for debugging purposes.
8388
8389 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8390 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8391 of the obvious source-language caller.
8392
8393 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8394 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8395
8396 Syntax:
8397 """""""
8398
8399 ::
8400
8401       declare void @llvm.localescape(...)
8402       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8403
8404 Overview:
8405 """""""""
8406
8407 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8408 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8409 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8410 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8411
8412 Arguments:
8413 """"""""""
8414
8415 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8416 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8417 once, and it can only do so from the entry block.
8418
8419 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8420 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8421 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8422 other modules.
8423
8424 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8425 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8426 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8427 pointer in platform-specific ways.
8428
8429 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8430 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8431
8432 Semantics:
8433 """"""""""
8434
8435 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8436 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8437 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8438 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8439 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8440 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8441 '``llvm.localrecover``'.
8442
8443 .. _int_read_register:
8444 .. _int_write_register:
8445
8446 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8448
8449 Syntax:
8450 """""""
8451
8452 ::
8453
8454       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8455       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8456       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8457       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8458       !0 = !{!"sp\00"}
8459
8460 Overview:
8461 """""""""
8462
8463 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8464 provides access to the named register. The register must be valid on
8465 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8466 with the register being read.
8467
8468 Semantics:
8469 """"""""""
8470
8471 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8472 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8473 the current value of the register, where possible.
8474
8475 This is useful to implement named register global variables that need
8476 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8477 bare-metal programs including OS kernels.
8478
8479 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8480 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8481 allocatable registers are not supported.
8482
8483 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8484 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8485 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8486 registers.
8487
8488 .. _int_stacksave:
8489
8490 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8492
8493 Syntax:
8494 """""""
8495
8496 ::
8497
8498       declare i8* @llvm.stacksave()
8499
8500 Overview:
8501 """""""""
8502
8503 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8504 of the function stack, for use with
8505 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8506 implementing language features like scoped automatic variable sized
8507 arrays in C99.
8508
8509 Semantics:
8510 """"""""""
8511
8512 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8513 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8514 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8515 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8516 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8517 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8518 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8519
8520 .. _int_stackrestore:
8521
8522 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8524
8525 Syntax:
8526 """""""
8527
8528 ::
8529
8530       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8531
8532 Overview:
8533 """""""""
8534
8535 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8536 the function stack to the state it was in when the corresponding
8537 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8538 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8539 sized arrays in C99.
8540
8541 Semantics:
8542 """"""""""
8543
8544 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8545
8546 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8548
8549 Syntax:
8550 """""""
8551
8552 ::
8553
8554       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8555
8556 Overview:
8557 """""""""
8558
8559 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8560 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
8561 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
8562 its performance characteristics.
8563
8564 Arguments:
8565 """"""""""
8566
8567 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
8568 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
8569 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
8570 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
8571 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
8572 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
8573 arguments must be constant integers.
8574
8575 Semantics:
8576 """"""""""
8577
8578 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
8579 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
8580 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
8581 the processor cache for better performance.
8582
8583 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
8584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8585
8586 Syntax:
8587 """""""
8588
8589 ::
8590
8591       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
8592
8593 Overview:
8594 """""""""
8595
8596 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
8597 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
8598 method is target specific, but it is expected that the marker will use
8599 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
8600 guarantees that it will remain with any specific instruction after
8601 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
8602 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
8603 allow correlations of simulation runs.
8604
8605 Arguments:
8606 """"""""""
8607
8608 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
8609
8610 Semantics:
8611 """"""""""
8612
8613 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
8614 that do not support this intrinsic may ignore it.
8615
8616 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
8617 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8618
8619 Syntax:
8620 """""""
8621
8622 ::
8623
8624       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
8625
8626 Overview:
8627 """""""""
8628
8629 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
8630 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8631 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8632 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8633 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8634 timings.
8635
8636 Semantics:
8637 """"""""""
8638
8639 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8640 memory. Implementations are allowed to either return a application
8641 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8642 is lowered to a constant 0.
8643
8644 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8645 running at and the host platform.
8646
8647 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8649
8650 Syntax:
8651 """""""
8652
8653 ::
8654
8655       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8656
8657 Overview:
8658 """""""""
8659
8660 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8661 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8662 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8663 flushes the instruction cache.
8664
8665 Semantics:
8666 """"""""""
8667
8668 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8669 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8670 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8671 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8672 privileges.
8673
8674 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8675 time library.
8676
8677 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8678 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8679
8680 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8682
8683 Syntax:
8684 """""""
8685
8686 ::
8687
8688       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8689                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8690
8691 Overview:
8692 """""""""
8693
8694 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8695 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8696 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8697 program at runtime.
8698
8699 Arguments:
8700 """"""""""
8701
8702 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8703 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8704 (mangled) function name for a set of counters.
8705
8706 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8707 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8708 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8709 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8710 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8711
8712 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8713 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8714
8715 Semantics:
8716 """"""""""
8717
8718 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8719 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8720 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8721 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8722 the ``llvm-profdata`` tool.
8723
8724 Standard C Library Intrinsics
8725 -----------------------------
8726
8727 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8728 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8729 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8730 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8731
8732 .. _int_memcpy:
8733
8734 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8736
8737 Syntax:
8738 """""""
8739
8740 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8741 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8742 support all bit widths however.
8743
8744 ::
8745
8746       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8747                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8748       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8749                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8750
8751 Overview:
8752 """""""""
8753
8754 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8755 source location to the destination location.
8756
8757 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8758 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8759 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8760
8761 Arguments:
8762 """"""""""
8763
8764 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8765 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8766 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8767 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8768 boolean indicating a volatile access.
8769
8770 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8771 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8772 are aligned to that boundary.
8773
8774 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8775 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8776 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8777
8778 Semantics:
8779 """"""""""
8780
8781 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8782 source location to the destination location, which are not allowed to
8783 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8784 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8785 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8786
8787 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8789
8790 Syntax:
8791 """""""
8792
8793 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8794 bit width and for different address space. Not all targets support all
8795 bit widths however.
8796
8797 ::
8798
8799       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8800                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8801       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8802                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8803
8804 Overview:
8805 """""""""
8806
8807 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8808 source location to the destination location. It is similar to the
8809 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8810 overlap.
8811
8812 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8813 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8814 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8815
8816 Arguments:
8817 """"""""""
8818
8819 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8820 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8821 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8822 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8823 boolean indicating a volatile access.
8824
8825 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8826 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8827 aligned to that boundary.
8828
8829 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8830 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8831 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8832
8833 Semantics:
8834 """"""""""
8835
8836 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8837 source location to the destination location, which may overlap. It
8838 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8839 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8840 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8841
8842 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8844
8845 Syntax:
8846 """""""
8847
8848 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8849 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8850 support all bit widths.
8851
8852 ::
8853
8854       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8855                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8856       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8857                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8858
8859 Overview:
8860 """""""""
8861
8862 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8863 particular byte value.
8864
8865 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8866 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8867 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8868
8869 Arguments:
8870 """"""""""
8871
8872 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8873 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8874 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8875 argument is the known alignment of the destination location.
8876
8877 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8878 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8879 that boundary.
8880
8881 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8882 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8883 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8884
8885 Semantics:
8886 """"""""""
8887
8888 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8889 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8890 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8891 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8892
8893 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8895
8896 Syntax:
8897 """""""
8898
8899 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8900 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8901 all types however.
8902
8903 ::
8904
8905       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8906       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8907       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8908       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8909       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8910
8911 Overview:
8912 """""""""
8913
8914 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8915 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8916 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8917 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8918 because there is no need to worry about errno being set).
8919 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8920
8921 Arguments:
8922 """"""""""
8923
8924 The argument and return value are floating point numbers of the same
8925 type.
8926
8927 Semantics:
8928 """"""""""
8929
8930 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
8931 nonnegative floating point number.
8932
8933 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
8934 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8935
8936 Syntax:
8937 """""""
8938
8939 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
8940 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8941 all types however.
8942
8943 ::
8944
8945       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
8946       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
8947       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
8948       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
8949       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
8950
8951 Overview:
8952 """""""""
8953
8954 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
8955 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
8956 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
8957 used, the second argument remains a scalar integer value.
8958
8959 Arguments:
8960 """"""""""
8961
8962 The second argument is an integer power, and the first is a value to
8963 raise to that power.
8964
8965 Semantics:
8966 """"""""""
8967
8968 This function returns the first value raised to the second power with an
8969 unspecified sequence of rounding operations.
8970
8971 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
8972 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8973
8974 Syntax:
8975 """""""
8976
8977 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
8978 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8979 all types however.
8980
8981 ::
8982
8983       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
8984       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
8985       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
8986       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
8987       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
8988
8989 Overview:
8990 """""""""
8991
8992 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
8993
8994 Arguments:
8995 """"""""""
8996
8997 The argument and return value are floating point numbers of the same
8998 type.
8999
9000 Semantics:
9001 """"""""""
9002
9003 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9004 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9005 conditions in the same way.
9006
9007 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9009
9010 Syntax:
9011 """""""
9012
9013 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9014 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9015 all types however.
9016
9017 ::
9018
9019       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9020       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9021       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9022       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9023       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9024
9025 Overview:
9026 """""""""
9027
9028 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9029
9030 Arguments:
9031 """"""""""
9032
9033 The argument and return value are floating point numbers of the same
9034 type.
9035
9036 Semantics:
9037 """"""""""
9038
9039 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9040 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9041 conditions in the same way.
9042
9043 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9045
9046 Syntax:
9047 """""""
9048
9049 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9050 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9051 all types however.
9052
9053 ::
9054
9055       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9056       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9057       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9058       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9059       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9060
9061 Overview:
9062 """""""""
9063
9064 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9065 specified (positive or negative) power.
9066
9067 Arguments:
9068 """"""""""
9069
9070 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9071 to raise to that power.
9072
9073 Semantics:
9074 """"""""""
9075
9076 This function returns the first value raised to the second power,
9077 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9078 handles error conditions in the same way.
9079
9080 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9082
9083 Syntax:
9084 """""""
9085
9086 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9087 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9088 all types however.
9089
9090 ::
9091
9092       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9093       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9094       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9095       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9096       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9097
9098 Overview:
9099 """""""""
9100
9101 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9102
9103 Arguments:
9104 """"""""""
9105
9106 The argument and return value are floating point numbers of the same
9107 type.
9108
9109 Semantics:
9110 """"""""""
9111
9112 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9113 would, and handles error conditions in the same way.
9114
9115 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117
9118 Syntax:
9119 """""""
9120
9121 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9122 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9123 all types however.
9124
9125 ::
9126
9127       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9128       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9129       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9130       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9131       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9132
9133 Overview:
9134 """""""""
9135
9136 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9137
9138 Arguments:
9139 """"""""""
9140
9141 The argument and return value are floating point numbers of the same
9142 type.
9143
9144 Semantics:
9145 """"""""""
9146
9147 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9148 would, and handles error conditions in the same way.
9149
9150 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9152
9153 Syntax:
9154 """""""
9155
9156 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9157 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9158 all types however.
9159
9160 ::
9161
9162       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9163       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9164       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9165       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9166       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9167
9168 Overview:
9169 """""""""
9170
9171 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9172
9173 Arguments:
9174 """"""""""
9175
9176 The argument and return value are floating point numbers of the same
9177 type.
9178
9179 Semantics:
9180 """"""""""
9181
9182 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9183 would, and handles error conditions in the same way.
9184
9185 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9187
9188 Syntax:
9189 """""""
9190
9191 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9192 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9193 all types however.
9194
9195 ::
9196
9197       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9198       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9199       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9200       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9201       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9202
9203 Overview:
9204 """""""""
9205
9206 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9207
9208 Arguments:
9209 """"""""""
9210
9211 The argument and return value are floating point numbers of the same
9212 type.
9213
9214 Semantics:
9215 """"""""""
9216
9217 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9218 would, and handles error conditions in the same way.
9219
9220 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9222
9223 Syntax:
9224 """""""
9225
9226 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9227 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9228 all types however.
9229
9230 ::
9231
9232       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9233       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9234       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9235       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9236       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9237
9238 Overview:
9239 """""""""
9240
9241 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9242
9243 Arguments:
9244 """"""""""
9245
9246 The argument and return value are floating point numbers of the same
9247 type.
9248
9249 Semantics:
9250 """"""""""
9251
9252 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9253 would, and handles error conditions in the same way.
9254
9255 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9256 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9257
9258 Syntax:
9259 """""""
9260
9261 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9262 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9263 all types however.
9264
9265 ::
9266
9267       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9268       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9269       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9270       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9271       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9272
9273 Overview:
9274 """""""""
9275
9276 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9277 operation.
9278
9279 Arguments:
9280 """"""""""
9281
9282 The argument and return value are floating point numbers of the same
9283 type.
9284
9285 Semantics:
9286 """"""""""
9287
9288 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9289 would, and does not set errno.
9290
9291 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9293
9294 Syntax:
9295 """""""
9296
9297 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9298 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9299 all types however.
9300
9301 ::
9302
9303       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9304       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9305       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9306       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9307       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9308
9309 Overview:
9310 """""""""
9311
9312 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9313 operand.
9314
9315 Arguments:
9316 """"""""""
9317
9318 The argument and return value are floating point numbers of the same
9319 type.
9320
9321 Semantics:
9322 """"""""""
9323
9324 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9325 would, and handles error conditions in the same way.
9326
9327 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9329
9330 Syntax:
9331 """""""
9332
9333 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9334 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9335 all types however.
9336
9337 ::
9338
9339       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9340       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9341       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9342       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9343       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9344
9345 Overview:
9346 """""""""
9347
9348 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9349 arguments.
9350
9351
9352 Arguments:
9353 """"""""""
9354
9355 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9356 type.
9357
9358 Semantics:
9359 """"""""""
9360
9361 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9362 fmin.
9363
9364 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9365 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9366 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9367 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9368
9369 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9371
9372 Syntax:
9373 """""""
9374
9375 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9376 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9377 all types however.
9378
9379 ::
9380
9381       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9382       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9383       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9384       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9385       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9386
9387 Overview:
9388 """""""""
9389
9390 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9391 arguments.
9392
9393
9394 Arguments:
9395 """"""""""
9396
9397 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9398 type.
9399
9400 Semantics:
9401 """"""""""
9402 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9403 fmax.
9404
9405 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9406 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9407 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9408 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9409
9410 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9412
9413 Syntax:
9414 """""""
9415
9416 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9417 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9418 all types however.
9419
9420 ::
9421
9422       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9423       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9424       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9425       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9426       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9427
9428 Overview:
9429 """""""""
9430
9431 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9432 first operand and the sign of the second operand.
9433
9434 Arguments:
9435 """"""""""
9436
9437 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9438 type.
9439
9440 Semantics:
9441 """"""""""
9442
9443 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9444 functions would, and handles error conditions in the same way.
9445
9446 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9448
9449 Syntax:
9450 """""""
9451
9452 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9453 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9454 all types however.
9455
9456 ::
9457
9458       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9459       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9460       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9461       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9462       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9463
9464 Overview:
9465 """""""""
9466
9467 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9468
9469 Arguments:
9470 """"""""""
9471
9472 The argument and return value are floating point numbers of the same
9473 type.
9474
9475 Semantics:
9476 """"""""""
9477
9478 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9479 would, and handles error conditions in the same way.
9480
9481 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9483
9484 Syntax:
9485 """""""
9486
9487 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9488 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9489 all types however.
9490
9491 ::
9492
9493       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9494       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9495       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9496       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9497       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9498
9499 Overview:
9500 """""""""
9501
9502 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9503
9504 Arguments:
9505 """"""""""
9506
9507 The argument and return value are floating point numbers of the same
9508 type.
9509
9510 Semantics:
9511 """"""""""
9512
9513 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9514 would, and handles error conditions in the same way.
9515
9516 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9518
9519 Syntax:
9520 """""""
9521
9522 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9523 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9524 all types however.
9525
9526 ::
9527
9528       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9529       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9530       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9531       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9532       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9533
9534 Overview:
9535 """""""""
9536
9537 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9538 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9539
9540 Arguments:
9541 """"""""""
9542
9543 The argument and return value are floating point numbers of the same
9544 type.
9545
9546 Semantics:
9547 """"""""""
9548
9549 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9550 would, and handles error conditions in the same way.
9551
9552 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9554
9555 Syntax:
9556 """""""
9557
9558 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9559 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9560 all types however.
9561
9562 ::
9563
9564       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
9565       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
9566       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
9567       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
9568       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9569
9570 Overview:
9571 """""""""
9572
9573 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9574 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
9575 operand isn't an integer.
9576
9577 Arguments:
9578 """"""""""
9579
9580 The argument and return value are floating point numbers of the same
9581 type.
9582
9583 Semantics:
9584 """"""""""
9585
9586 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
9587 would, and handles error conditions in the same way.
9588
9589 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
9590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9591
9592 Syntax:
9593 """""""
9594
9595 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
9596 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9597 all types however.
9598
9599 ::
9600
9601       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
9602       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
9603       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
9604       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
9605       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9606
9607 Overview:
9608 """""""""
9609
9610 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9611 nearest integer.
9612
9613 Arguments:
9614 """"""""""
9615
9616 The argument and return value are floating point numbers of the same
9617 type.
9618
9619 Semantics:
9620 """"""""""
9621
9622 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
9623 functions would, and handles error conditions in the same way.
9624
9625 '``llvm.round.*``' Intrinsic
9626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9627
9628 Syntax:
9629 """""""
9630
9631 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9632 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9633 all types however.
9634
9635 ::
9636
9637       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9638       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9639       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9640       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9641       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9642
9643 Overview:
9644 """""""""
9645
9646 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9647 nearest integer.
9648
9649 Arguments:
9650 """"""""""
9651
9652 The argument and return value are floating point numbers of the same
9653 type.
9654
9655 Semantics:
9656 """"""""""
9657
9658 This function returns the same values as the libm ``round``
9659 functions would, and handles error conditions in the same way.
9660
9661 Bit Manipulation Intrinsics
9662 ---------------------------
9663
9664 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9665 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9666
9667 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9669
9670 Syntax:
9671 """""""
9672
9673 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9674 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9675
9676 ::
9677
9678       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9679       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9680       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9681
9682 Overview:
9683 """""""""
9684
9685 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9686 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9687 These are useful for performing operations on data that is not in the
9688 target's native byte order.
9689
9690 Semantics:
9691 """"""""""
9692
9693 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9694 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9695 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9696 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9697 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9698 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9699 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9700 respectively).
9701
9702 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9704
9705 Syntax:
9706 """""""
9707
9708 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9709 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9710 support all bit widths or vector types, however.
9711
9712 ::
9713
9714       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9715       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9716       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9717       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9718       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9719       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9720
9721 Overview:
9722 """""""""
9723
9724 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9725 in a value.
9726
9727 Arguments:
9728 """"""""""
9729
9730 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9731 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9732 match the argument type.
9733
9734 Semantics:
9735 """"""""""
9736
9737 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9738 each element of a vector.
9739
9740 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9742
9743 Syntax:
9744 """""""
9745
9746 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9747 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9748 targets support all bit widths or vector types, however.
9749
9750 ::
9751
9752       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9753       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9754       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9755       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9756       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9757       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9758
9759 Overview:
9760 """""""""
9761
9762 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9763 leading zeros in a variable.
9764
9765 Arguments:
9766 """"""""""
9767
9768 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9769 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9770 type must match the first argument type.
9771
9772 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9773 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9774 defined result. Historically some architectures did not provide a
9775 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9776 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9777
9778 Semantics:
9779 """"""""""
9780
9781 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9782 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9783 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9784 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9785 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9786
9787 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9789
9790 Syntax:
9791 """""""
9792
9793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9794 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9795 support all bit widths or vector types, however.
9796
9797 ::
9798
9799       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9800       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9801       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9802       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9803       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9804       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9805
9806 Overview:
9807 """""""""
9808
9809 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9810 trailing zeros.
9811
9812 Arguments:
9813 """"""""""
9814
9815 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9816 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9817 type must match the first argument type.
9818
9819 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9820 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9821 defined result. Historically some architectures did not provide a
9822 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9823 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9824
9825 Semantics:
9826 """"""""""
9827
9828 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9829 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9830 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9831 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9832 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9833
9834 .. _int_overflow:
9835
9836 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9837 -----------------------------------
9838
9839 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9840
9841 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9842 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9843
9844 Syntax:
9845 """""""
9846
9847 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9848 on any integer bit width.
9849
9850 ::
9851
9852       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9853       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9854       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9855
9856 Overview:
9857 """""""""
9858
9859 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9860 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9861 occurred during the signed summation.
9862
9863 Arguments:
9864 """"""""""
9865
9866 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9867 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9868 bit width. The second element of the result structure must be of type
9869 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9870 addition.
9871
9872 Semantics:
9873 """"""""""
9874
9875 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9876 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9877 first element of which is the signed summation, and the second element
9878 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9879 overflow.
9880
9881 Examples:
9882 """""""""
9883
9884 .. code-block:: llvm
9885
9886       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9887       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9888       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9889       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9890
9891 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9892 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9893
9894 Syntax:
9895 """""""
9896
9897 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9898 on any integer bit width.
9899
9900 ::
9901
9902       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9903       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9904       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9905
9906 Overview:
9907 """""""""
9908
9909 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9910 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9911 occurred during the unsigned summation.
9912
9913 Arguments:
9914 """"""""""
9915
9916 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9917 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9918 bit width. The second element of the result structure must be of type
9919 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9920 addition.
9921
9922 Semantics:
9923 """"""""""
9924
9925 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9926 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
9927 first element of which is the sum, and the second element of which is a
9928 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
9929
9930 Examples:
9931 """""""""
9932
9933 .. code-block:: llvm
9934
9935       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9936       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9937       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9938       br i1 %obit, label %carry, label %normal
9939
9940 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
9941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9942
9943 Syntax:
9944 """""""
9945
9946 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
9947 on any integer bit width.
9948
9949 ::
9950
9951       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9952       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9953       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9954
9955 Overview:
9956 """""""""
9957
9958 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9959 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
9960 overflow occurred during the signed subtraction.
9961
9962 Arguments:
9963 """"""""""
9964
9965 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9966 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9967 bit width. The second element of the result structure must be of type
9968 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9969 subtraction.
9970
9971 Semantics:
9972 """"""""""
9973
9974 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9975 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
9976 first element of which is the subtraction, and the second element of
9977 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
9978 overflow.
9979
9980 Examples:
9981 """""""""
9982
9983 .. code-block:: llvm
9984
9985       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9986       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9987       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9988       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9989
9990 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
9991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9992
9993 Syntax:
9994 """""""
9995
9996 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
9997 on any integer bit width.
9998
9999 ::
10000
10001       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10002       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10003       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10004
10005 Overview:
10006 """""""""
10007
10008 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10009 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10010 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10011
10012 Arguments:
10013 """"""""""
10014
10015 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10016 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10017 bit width. The second element of the result structure must be of type
10018 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10019 subtraction.
10020
10021 Semantics:
10022 """"""""""
10023
10024 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10025 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10026 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10027 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10028 overflow.
10029
10030 Examples:
10031 """""""""
10032
10033 .. code-block:: llvm
10034
10035       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10036       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10037       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10038       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10039
10040 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10042
10043 Syntax:
10044 """""""
10045
10046 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10047 on any integer bit width.
10048
10049 ::
10050
10051       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10052       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10053       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10054
10055 Overview:
10056 """""""""
10057
10058 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10059 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10060 overflow occurred during the signed multiplication.
10061
10062 Arguments:
10063 """"""""""
10064
10065 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10066 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10067 bit width. The second element of the result structure must be of type
10068 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10069 multiplication.
10070
10071 Semantics:
10072 """"""""""
10073
10074 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10075 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10076 the first element of which is the multiplication, and the second element
10077 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10078 overflow.
10079
10080 Examples:
10081 """""""""
10082
10083 .. code-block:: llvm
10084
10085       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10086       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10087       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10088       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10089
10090 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10092
10093 Syntax:
10094 """""""
10095
10096 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10097 on any integer bit width.
10098
10099 ::
10100
10101       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10102       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10103       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10104
10105 Overview:
10106 """""""""
10107
10108 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10109 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10110 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10111
10112 Arguments:
10113 """"""""""
10114
10115 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10116 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10117 bit width. The second element of the result structure must be of type
10118 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10119 multiplication.
10120
10121 Semantics:
10122 """"""""""
10123
10124 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10125 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10126 the first element of which is the multiplication, and the second
10127 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10128 resulted in an overflow.
10129
10130 Examples:
10131 """""""""
10132
10133 .. code-block:: llvm
10134
10135       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10136       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10137       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10138       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10139
10140 Specialised Arithmetic Intrinsics
10141 ---------------------------------
10142
10143 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10145
10146 Syntax:
10147 """""""
10148
10149 ::
10150
10151       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10152       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10153
10154 Overview:
10155 """""""""
10156
10157 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10158 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10159 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10160 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10161 and add instructions.
10162
10163 Arguments:
10164 """"""""""
10165
10166 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10167 multiplicands, a and b, and an addend c.
10168
10169 Semantics:
10170 """"""""""
10171
10172 The expression:
10173
10174 ::
10175
10176       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10177
10178 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10179 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10180 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10181 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10182 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10183 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10184
10185 Examples:
10186 """""""""
10187
10188 .. code-block:: llvm
10189
10190       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10191
10192 Half Precision Floating Point Intrinsics
10193 ----------------------------------------
10194
10195 For most target platforms, half precision floating point is a
10196 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10197 but does not support computation in the format.
10198
10199 This means that code must first load the half-precision floating point
10200 value as an i16, then convert it to float with
10201 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10202 then be performed on the float value (including extending to double
10203 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10204 if needed, then converted to i16 with
10205 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10206 i16 value.
10207
10208 .. _int_convert_to_fp16:
10209
10210 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10211 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10212
10213 Syntax:
10214 """""""
10215
10216 ::
10217
10218       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10219       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10220
10221 Overview:
10222 """""""""
10223
10224 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10225 conventional floating point type to half precision floating point format.
10226
10227 Arguments:
10228 """"""""""
10229
10230 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10231 converted.
10232
10233 Semantics:
10234 """"""""""
10235
10236 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10237 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10238 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10239
10240 Examples:
10241 """""""""
10242
10243 .. code-block:: llvm
10244
10245       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10246       store i16 %res, i16* @x, align 2
10247
10248 .. _int_convert_from_fp16:
10249
10250 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10251 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10252
10253 Syntax:
10254 """""""
10255
10256 ::
10257
10258       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10259       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10260
10261 Overview:
10262 """""""""
10263
10264 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10265 conversion from half precision floating point format to single precision
10266 floating point format.
10267
10268 Arguments:
10269 """"""""""
10270
10271 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10272 converted.
10273
10274 Semantics:
10275 """"""""""
10276
10277 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10278 conversion from half single precision floating point format to single
10279 precision floating point format. The input half-float value is
10280 represented by an ``i16`` value.
10281
10282 Examples:
10283 """""""""
10284
10285 .. code-block:: llvm
10286
10287       %a = load i16, i16* @x, align 2
10288       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10289
10290 .. _dbg_intrinsics:
10291
10292 Debugger Intrinsics
10293 -------------------
10294
10295 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10296 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10297 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10298 document.
10299
10300 Exception Handling Intrinsics
10301 -----------------------------
10302
10303 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10304 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10305 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10306
10307 .. _int_trampoline:
10308
10309 Trampoline Intrinsics
10310 ---------------------
10311
10312 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10313 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10314 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10315 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10316 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10317 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10318 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10319 extension.
10320
10321 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10322 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10323 It can be created as follows:
10324
10325 .. code-block:: llvm
10326
10327       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10328       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10329       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10330       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10331       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10332
10333 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10334 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10335
10336 .. _int_it:
10337
10338 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10340
10341 Syntax:
10342 """""""
10343
10344 ::
10345
10346       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10347
10348 Overview:
10349 """""""""
10350
10351 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10352 turning it into a trampoline.
10353
10354 Arguments:
10355 """"""""""
10356
10357 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10358 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10359 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10360 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10361 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10362 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10363 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10364 bitcast to an ``i8*``.
10365
10366 Semantics:
10367 """"""""""
10368
10369 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10370 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10371 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10372 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10373 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10374 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10375 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10376 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10377 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10378 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10379 modified, then the effect of any later call to the returned function
10380 pointer is undefined.
10381
10382 .. _int_at:
10383
10384 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10386
10387 Syntax:
10388 """""""
10389
10390 ::
10391
10392       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10393
10394 Overview:
10395 """""""""
10396
10397 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10398 a trampoline (passed as ``tramp``).
10399
10400 Arguments:
10401 """"""""""
10402
10403 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10404 code filled in by a previous call to
10405 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10406
10407 Semantics:
10408 """"""""""
10409
10410 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10411 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10412 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10413 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10414 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10415
10416 .. _int_mload_mstore:
10417
10418 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10419 ---------------------------------------
10420
10421 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.
10422
10423 .. _int_mload:
10424
10425 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10427
10428 Syntax:
10429 """""""
10430 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10431
10432 ::
10433
10434       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10435       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10436
10437 Overview:
10438 """""""""
10439
10440 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.
10441
10442
10443 Arguments:
10444 """"""""""
10445
10446 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.
10447
10448
10449 Semantics:
10450 """"""""""
10451
10452 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.
10453 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.
10454
10455
10456 ::
10457
10458        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
10459
10460        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
10461        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10462        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
10463
10464 .. _int_mstore:
10465
10466 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
10467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10468
10469 Syntax:
10470 """""""
10471 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
10472
10473 ::
10474
10475        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10476        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10477
10478 Overview:
10479 """""""""
10480
10481 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.
10482
10483 Arguments:
10484 """"""""""
10485
10486 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.
10487
10488
10489 Semantics:
10490 """"""""""
10491
10492 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.
10493 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.
10494
10495 ::
10496
10497        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
10498
10499        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
10500        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10501        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
10502        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
10503
10504
10505 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
10506 -------------------------------------------
10507
10508 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.
10509
10510 .. _int_mgather:
10511
10512 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
10513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10514
10515 Syntax:
10516 """""""
10517 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
10518
10519 ::
10520
10521       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10522       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10523
10524 Overview:
10525 """""""""
10526
10527 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.
10528
10529
10530 Arguments:
10531 """"""""""
10532
10533 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.
10534
10535
10536 Semantics:
10537 """"""""""
10538
10539 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.
10540 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.
10541
10542
10543 ::
10544
10545        %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>)
10546
10547        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
10548        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
10549        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
10550        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
10551        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
10552
10553        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
10554        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
10555        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
10556        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
10557
10558        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
10559        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
10560        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
10561        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
10562
10563 .. _int_mscatter:
10564
10565 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
10566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10567
10568 Syntax:
10569 """""""
10570 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
10571
10572 ::
10573
10574        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10575        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10576
10577 Overview:
10578 """""""""
10579
10580 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.
10581
10582 Arguments:
10583 """"""""""
10584
10585 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.
10586
10587
10588 Semantics:
10589 """"""""""
10590
10591 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
10592
10593 ::
10594
10595        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
10596        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
10597
10598        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
10599        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
10600        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
10601        ..
10602        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
10603        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
10604        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
10605        ..
10606        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
10607        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
10608        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
10609        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
10610        ..
10611        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
10612
10613
10614 Memory Use Markers
10615 ------------------
10616
10617 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
10618 memory objects and ranges where variables are immutable.
10619
10620 .. _int_lifestart:
10621
10622 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
10623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10624
10625 Syntax:
10626 """""""
10627
10628 ::
10629
10630       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10631
10632 Overview:
10633 """""""""
10634
10635 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10636 object's lifetime.
10637
10638 Arguments:
10639 """"""""""
10640
10641 The first argument is a constant integer representing the size of the
10642 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10643 to the object.
10644
10645 Semantics:
10646 """"""""""
10647
10648 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10649 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10650 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10651 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10652
10653 .. _int_lifeend:
10654
10655 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10657
10658 Syntax:
10659 """""""
10660
10661 ::
10662
10663       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10664
10665 Overview:
10666 """""""""
10667
10668 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10669 object's lifetime.
10670
10671 Arguments:
10672 """"""""""
10673
10674 The first argument is a constant integer representing the size of the
10675 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10676 to the object.
10677
10678 Semantics:
10679 """"""""""
10680
10681 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10682 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10683 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10684 object following this intrinsic may be removed as dead.
10685
10686 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10688
10689 Syntax:
10690 """""""
10691
10692 ::
10693
10694       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10695
10696 Overview:
10697 """""""""
10698
10699 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10700 a memory object will not change.
10701
10702 Arguments:
10703 """"""""""
10704
10705 The first argument is a constant integer representing the size of the
10706 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10707 to the object.
10708
10709 Semantics:
10710 """"""""""
10711
10712 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10713 the return value, the referenced memory location is constant and
10714 unchanging.
10715
10716 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10717 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10718
10719 Syntax:
10720 """""""
10721
10722 ::
10723
10724       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10725
10726 Overview:
10727 """""""""
10728
10729 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10730 memory object are mutable.
10731
10732 Arguments:
10733 """"""""""
10734
10735 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10736 The second argument is a constant integer representing the size of the
10737 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10738 pointer to the object.
10739
10740 Semantics:
10741 """"""""""
10742
10743 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10744
10745 General Intrinsics
10746 ------------------
10747
10748 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10749 purpose.
10750
10751 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10753
10754 Syntax:
10755 """""""
10756
10757 ::
10758
10759       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10760
10761 Overview:
10762 """""""""
10763
10764 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10765
10766 Arguments:
10767 """"""""""
10768
10769 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10770 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10771 source file name, and the last argument is the line number.
10772
10773 Semantics:
10774 """"""""""
10775
10776 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10777 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10778 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10779 ignored by code generation and optimization.
10780
10781 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10783
10784 Syntax:
10785 """""""
10786
10787 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10788 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10789 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10790 '``0``'.
10791
10792 ::
10793
10794       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10795       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10796       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10797       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10798       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10799
10800 Overview:
10801 """""""""
10802
10803 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
10804
10805 Arguments:
10806 """"""""""
10807
10808 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
10809 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
10810 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
10811 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
10812
10813 Semantics:
10814 """"""""""
10815
10816 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
10817 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
10818 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
10819 generation and optimization.
10820
10821 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
10822 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10823
10824 Syntax:
10825 """""""
10826
10827 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
10828 any integer bit width.
10829
10830 ::
10831
10832       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10833       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10834       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10835       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10836       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10837
10838 Overview:
10839 """""""""
10840
10841 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
10842
10843 Arguments:
10844 """"""""""
10845
10846 The first argument is an integer value (result of some expression), the
10847 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
10848 global string which is the source file name, and the last argument is
10849 the line number. It returns the value of the first argument.
10850
10851 Semantics:
10852 """"""""""
10853
10854 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
10855 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
10856 optimizations that want to look for these annotations. These have no
10857 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
10858
10859 '``llvm.trap``' Intrinsic
10860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10861
10862 Syntax:
10863 """""""
10864
10865 ::
10866
10867       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
10868
10869 Overview:
10870 """""""""
10871
10872 The '``llvm.trap``' intrinsic.
10873
10874 Arguments:
10875 """"""""""
10876
10877 None.
10878
10879 Semantics:
10880 """"""""""
10881
10882 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
10883 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
10884 lowered to a call of the ``abort()`` function.
10885
10886 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
10887 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10888
10889 Syntax:
10890 """""""
10891
10892 ::
10893
10894       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
10895
10896 Overview:
10897 """""""""
10898
10899 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
10900
10901 Arguments:
10902 """"""""""
10903
10904 None.
10905
10906 Semantics:
10907 """"""""""
10908
10909 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
10910 execution trap with the intention of requesting the attention of a
10911 debugger.
10912
10913 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
10914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10915
10916 Syntax:
10917 """""""
10918
10919 ::
10920
10921       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
10922
10923 Overview:
10924 """""""""
10925
10926 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
10927 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
10928 is placed on the stack before local variables.
10929
10930 Arguments:
10931 """"""""""
10932
10933 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
10934 The first argument is the value loaded from the stack guard
10935 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
10936 enough space to hold the value of the guard.
10937
10938 Semantics:
10939 """"""""""
10940
10941 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
10942 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
10943 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
10944 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
10945 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
10946 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
10947 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
10948
10949 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
10950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10951
10952 Syntax:
10953 """""""
10954
10955 ::
10956
10957       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
10958
10959 Overview:
10960 """""""""
10961
10962 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
10963 created stack protector and if they are not equal calls the
10964 ``__stack_chk_fail()`` function.
10965
10966 Arguments:
10967 """"""""""
10968
10969 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
10970 the variable ``@__stack_chk_guard``.
10971
10972 Semantics:
10973 """"""""""
10974
10975 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
10976 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
10977 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
10978
10979 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
10980 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
10981 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
10982 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
10983 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
10984 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
10985 codegen after the tail call decision has occurred.
10986
10987 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
10988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10989
10990 Syntax:
10991 """""""
10992
10993 ::
10994
10995       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
10996       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
10997
10998 Overview:
10999 """""""""
11000
11001 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11002 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11003 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11004 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11005 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11006 other object.
11007
11008 Arguments:
11009 """"""""""
11010
11011 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11012 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11013 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11014 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11015 only accepts constants.
11016
11017 Semantics:
11018 """"""""""
11019
11020 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11021 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11022 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11023 on the ``min`` argument).
11024
11025 '``llvm.expect``' Intrinsic
11026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11027
11028 Syntax:
11029 """""""
11030
11031 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11032 integer bit width.
11033
11034 ::
11035
11036       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11037       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11038       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11039
11040 Overview:
11041 """""""""
11042
11043 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11044 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11045
11046 Arguments:
11047 """"""""""
11048
11049 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11050 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11051 constant value, variables are not allowed.
11052
11053 Semantics:
11054 """"""""""
11055
11056 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11057
11058 .. _int_assume:
11059
11060 '``llvm.assume``' Intrinsic
11061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11062
11063 Syntax:
11064 """""""
11065
11066 ::
11067
11068       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11069
11070 Overview:
11071 """""""""
11072
11073 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11074 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11075 of the code.
11076
11077 Arguments:
11078 """"""""""
11079
11080 The condition which the optimizer may assume is always true.
11081
11082 Semantics:
11083 """"""""""
11084
11085 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11086 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11087 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11088 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11089 violated during execution, the behavior is undefined.
11090
11091 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11092 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11093 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11094 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11095 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11096 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11097 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11098 optimizer.
11099
11100 .. _bitset.test:
11101
11102 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11104
11105 Syntax:
11106 """""""
11107
11108 ::
11109
11110       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11111
11112
11113 Arguments:
11114 """"""""""
11115
11116 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11117 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11118
11119 Overview:
11120 """""""""
11121
11122 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11123 member of the given bitset.
11124
11125 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11126 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11127
11128 Syntax:
11129 """""""
11130
11131 ::
11132
11133       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11134
11135 Overview:
11136 """""""""
11137
11138 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11139 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11140 with an invoke instruction.
11141
11142 Arguments:
11143 """"""""""
11144
11145 None.
11146
11147 Semantics:
11148 """"""""""
11149
11150 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11151 by codegen.
11152
11153 Stack Map Intrinsics
11154 --------------------
11155
11156 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11157 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11158 are described in :doc:`StackMaps`.