Address Joseph's review comments.
[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>`', ':ref:`catchblock <i_catchblock>`',
4731 ':ref:`catchendblock <i_catchendblock>`',
4732 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4733 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4734 ':ref:`terminateblock <i_terminateblock>`',
4735 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4736
4737 .. _i_ret:
4738
4739 '``ret``' Instruction
4740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4741
4742 Syntax:
4743 """""""
4744
4745 ::
4746
4747       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4748       ret void                 ; Return from void function
4749
4750 Overview:
4751 """""""""
4752
4753 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4754 a value) from a function back to the caller.
4755
4756 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4757 value and then causes control flow, and one that just causes control
4758 flow to occur.
4759
4760 Arguments:
4761 """"""""""
4762
4763 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4764 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4765 class <t_firstclass>`' type.
4766
4767 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4768 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4769 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4770 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4771 value.
4772
4773 Semantics:
4774 """"""""""
4775
4776 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4777 the calling function's context. If the caller is a
4778 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4779 instruction after the call. If the caller was an
4780 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4781 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4782 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4783 value.
4784
4785 Example:
4786 """"""""
4787
4788 .. code-block:: llvm
4789
4790       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4791       ret void                        ; Return from a void function
4792       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4793
4794 .. _i_br:
4795
4796 '``br``' Instruction
4797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4798
4799 Syntax:
4800 """""""
4801
4802 ::
4803
4804       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4805       br label <dest>          ; Unconditional branch
4806
4807 Overview:
4808 """""""""
4809
4810 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4811 different basic block in the current function. There are two forms of
4812 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4813 unconditional branch.
4814
4815 Arguments:
4816 """"""""""
4817
4818 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4819 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4820 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4821
4822 Semantics:
4823 """"""""""
4824
4825 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4826 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4827 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4828 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4829
4830 Example:
4831 """"""""
4832
4833 .. code-block:: llvm
4834
4835     Test:
4836       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4837       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4838     IfEqual:
4839       ret i32 1
4840     IfUnequal:
4841       ret i32 0
4842
4843 .. _i_switch:
4844
4845 '``switch``' Instruction
4846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4847
4848 Syntax:
4849 """""""
4850
4851 ::
4852
4853       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4854
4855 Overview:
4856 """""""""
4857
4858 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4859 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4860 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4861 destinations.
4862
4863 Arguments:
4864 """"""""""
4865
4866 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4867 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4868 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4869 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4870
4871 Semantics:
4872 """"""""""
4873
4874 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4875 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4876 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4877 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4878 to the default destination.
4879
4880 Implementation:
4881 """""""""""""""
4882
4883 Depending on properties of the target machine and the particular
4884 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4885 different ways. For example, it could be generated as a series of
4886 chained conditional branches or with a lookup table.
4887
4888 Example:
4889 """"""""
4890
4891 .. code-block:: llvm
4892
4893      ; Emulate a conditional br instruction
4894      %Val = zext i1 %value to i32
4895      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4896
4897      ; Emulate an unconditional br instruction
4898      switch i32 0, label %dest [ ]
4899
4900      ; Implement a jump table:
4901      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4902                                          i32 1, label %onone
4903                                          i32 2, label %ontwo ]
4904
4905 .. _i_indirectbr:
4906
4907 '``indirectbr``' Instruction
4908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4909
4910 Syntax:
4911 """""""
4912
4913 ::
4914
4915       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4916
4917 Overview:
4918 """""""""
4919
4920 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4921 label within the current function, whose address is specified by
4922 "``address``". Address must be derived from a
4923 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4924
4925 Arguments:
4926 """"""""""
4927
4928 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4929 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4930 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4931 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4932
4933 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4934 accurate understanding of the CFG.
4935
4936 Semantics:
4937 """"""""""
4938
4939 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4940 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4941 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4942 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4943
4944 Implementation:
4945 """""""""""""""
4946
4947 This is typically implemented with a jump through a register.
4948
4949 Example:
4950 """"""""
4951
4952 .. code-block:: llvm
4953
4954      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4955
4956 .. _i_invoke:
4957
4958 '``invoke``' Instruction
4959 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4960
4961 Syntax:
4962 """""""
4963
4964 ::
4965
4966       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4967                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4968
4969 Overview:
4970 """""""""
4971
4972 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4973 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4974 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4975 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4976 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4977 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4978 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4979 nearest "exception" label.
4980
4981 The '``exception``' label is a `landing
4982 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4983 '``exception``' label is required to have the
4984 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4985 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4986 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4987 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4988 instruction, so that the important information contained within the
4989 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4990
4991 Arguments:
4992 """"""""""
4993
4994 This instruction requires several arguments:
4995
4996 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
4997    convention <callingconv>` the call should use. If none is
4998    specified, the call defaults to using C calling conventions.
4999 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5000    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5001    are valid here.
5002 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5003    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5004    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5005    branching off an arbitrary pointer to function value.
5006 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5007    function to be invoked.
5008 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5009    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5010    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5011    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5012    extra arguments can be specified.
5013 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5014    executes a '``ret``' instruction.
5015 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5016    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5017    mechanism.
5018 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5019    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5020    attributes are valid here.
5021
5022 Semantics:
5023 """"""""""
5024
5025 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5026 instruction in most regards. The primary difference is that it
5027 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5028 library to unwind the stack.
5029
5030 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5031 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5032 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5033 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5034
5035 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5036 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5037 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5038 return value is available.
5039
5040 Example:
5041 """"""""
5042
5043 .. code-block:: llvm
5044
5045       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5046                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5047       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5048                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5049
5050 .. _i_resume:
5051
5052 '``resume``' Instruction
5053 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5054
5055 Syntax:
5056 """""""
5057
5058 ::
5059
5060       resume <type> <value>
5061
5062 Overview:
5063 """""""""
5064
5065 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5066 successors.
5067
5068 Arguments:
5069 """"""""""
5070
5071 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5072 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5073 function.
5074
5075 Semantics:
5076 """"""""""
5077
5078 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5079 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5080 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5081
5082 Example:
5083 """"""""
5084
5085 .. code-block:: llvm
5086
5087       resume { i8*, i32 } %exn
5088
5089 .. _i_catchblock:
5090
5091 '``catchblock``' Instruction
5092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5093
5094 Syntax:
5095 """""""
5096
5097 ::
5098
5099       <resultval> = catchblock <resultty> [<args>*]
5100           to label <normal label> unwind label <exception label>
5101
5102 Overview:
5103 """""""""
5104
5105 The '``catchblock``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5106 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5107 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5108 control to catch an exception.
5109 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5110 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5111 exception.  Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5112 ``catchblock`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5113 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5114 portion of a ``try``/``catch`` sequence. It defines values supplied by
5115 the :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the
5116 function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5117
5118 Arguments:
5119 """"""""""
5120
5121 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5122 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5123
5124 The ``catchblock`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5125 to if the ``catchblock`` matches the exception and an ``exception``
5126 label to transfer control to if it doesn't.
5127
5128 Semantics:
5129 """"""""""
5130
5131 The '``catchblock``' instruction defines the values which are set by the
5132 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
5133 therefore the "result type" of the ``catchblock`` instruction. As with
5134 calling conventions, how the personality function results are
5135 represented in LLVM IR is target specific.
5136
5137 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5138 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5139 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5140
5141 The ``catchblock`` instruction has several restrictions:
5142
5143 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5144    an exceptional instruction.
5145 -  A catch block must have a '``catchblock``' instruction as its
5146    first non-PHI instruction.
5147 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5148    catch-end block.
5149 -  There can be only one '``catchblock``' instruction within the
5150    catch block.
5151 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5152    '``catchblock``' instruction.
5153
5154 Example:
5155 """"""""
5156
5157 .. code-block:: llvm
5158
5159       ;; A catch block which can catch an integer.
5160       %res = catchblock { i8*, i32 } [i8** @_ZTIi]
5161         to label %int.handler unwind label %terminate
5162
5163 .. _i_catchendblock:
5164
5165 '``catchendblock``' Instruction
5166 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5167
5168 Syntax:
5169 """""""
5170
5171 ::
5172
5173       catchendblock unwind label <nextaction>
5174       catchendblock unwind to caller
5175
5176 Overview:
5177 """""""""
5178
5179 The '``catchendblock``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5180 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5181 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5182 with a chain of :ref:`catchblock <i_catchblock>` instructions.
5183
5184 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5185 none of the ``catchblock`` instructions are suitable for catching the
5186 in-flight exception.
5187
5188 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5189 its parent function.  The
5190 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5191 exception handling actions in the caller.
5192
5193 Arguments:
5194 """"""""""
5195
5196 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5197 where control should transfer to if none of the preceding
5198 ``catchblock`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5199
5200 Semantics:
5201 """"""""""
5202
5203 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5204 and none of the constituent ``catchblock`` instructions match, then
5205 control is transfered to ``nextaction`` if it is present.  If it is not
5206 present, control is transfered to the caller.
5207
5208 The ``catchendblock`` instruction has several restrictions:
5209
5210 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5211    an exceptional instruction.
5212 -  A catch-end block must have a '``catchendblock``' instruction as its
5213    first non-PHI instruction.
5214 -  There can be only one '``catchendblock``' instruction within the
5215    catch block.
5216 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5217    '``catchendblock``' instruction.
5218 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendblock``.
5219
5220 Example:
5221 """"""""
5222
5223 .. code-block:: llvm
5224
5225       catchendblock unwind label %terminate
5226       catchendblock unwind to caller
5227
5228 .. _i_catchret:
5229
5230 '``catchret``' Instruction
5231 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5232
5233 Syntax:
5234 """""""
5235
5236 ::
5237
5238       catchret label <normal>
5239
5240 Overview:
5241 """""""""
5242
5243 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5244 single successor.
5245
5246
5247 Arguments:
5248 """"""""""
5249
5250 The '``catchret``' instruction requires one argument which specifies
5251 where control will transfer to next.
5252
5253 Semantics:
5254 """"""""""
5255
5256 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5257 whose unwinding was interrupted with a
5258 :ref:`catchblock <i_catchblock>` instruction.
5259 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5260 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5261 Control then transfers to ``normal``.
5262
5263 Example:
5264 """"""""
5265
5266 .. code-block:: llvm
5267
5268       catchret label %continue
5269
5270 .. _i_cleanupret:
5271
5272 '``cleanupret``' Instruction
5273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5274
5275 Syntax:
5276 """""""
5277
5278 ::
5279
5280       cleanupret <type> <value> unwind label <continue>
5281       cleanupret <type> <value> unwind to caller
5282
5283 Overview:
5284 """""""""
5285
5286 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5287 an optional successor.
5288
5289
5290 Arguments:
5291 """"""""""
5292
5293 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which must have the
5294 same type as the result of any '``cleanupblock``' instruction in the same
5295 function.  It also has an optional successor,  ``continue``.
5296
5297 Semantics:
5298 """"""""""
5299
5300 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5301 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5302 :ref:`cleanupblock <i_cleanupblock>` it transferred control to has ended.
5303 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5304
5305 Example:
5306 """"""""
5307
5308 .. code-block:: llvm
5309
5310       cleanupret void unwind to caller
5311       cleanupret { i8*, i32 } %exn unwind label %continue
5312
5313 .. _i_terminateblock:
5314
5315 '``terminateblock``' Instruction
5316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5317
5318 Syntax:
5319 """""""
5320
5321 ::
5322
5323       terminateblock [<args>*] unwind label <exception label>
5324       terminateblock [<args>*] unwind to caller
5325
5326 Overview:
5327 """""""""
5328
5329 The '``terminateblock``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5330 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5331 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5332 terminate the program.
5333 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5334 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5335 program.  Control is transferred to the ``exception`` label if the
5336 personality routine decides not to terminate the program for the
5337 in-flight exception.
5338
5339 Arguments:
5340 """"""""""
5341
5342 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5343 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5344
5345 The ``terminateblock`` may be given an ``exception`` label to
5346 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5347
5348 Semantics:
5349 """"""""""
5350
5351 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5352 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5353 then control is transfered to the ``exception`` basic block.  Otherwise,
5354 the program is terminated via personality-specific means.  Typically,
5355 the first argument to ``terminateblock`` specifies what function the
5356 personality should defer to in order to terminate the program.
5357
5358 The ``terminateblock`` instruction has several restrictions:
5359
5360 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5361    an exceptional instruction.
5362 -  A terminate block must have a '``terminateblock``' instruction as its
5363    first non-PHI instruction.
5364 -  There can be only one '``terminateblock``' instruction within the
5365    terminate block.
5366 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5367    '``terminateblock``' instruction.
5368
5369 Example:
5370 """"""""
5371
5372 .. code-block:: llvm
5373
5374       ;; A terminate block which only permits integers.
5375       terminateblock [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5376
5377 .. _i_unreachable:
5378
5379 '``unreachable``' Instruction
5380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5381
5382 Syntax:
5383 """""""
5384
5385 ::
5386
5387       unreachable
5388
5389 Overview:
5390 """""""""
5391
5392 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5393 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5394 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5395 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5396
5397 Semantics:
5398 """"""""""
5399
5400 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5401
5402 .. _binaryops:
5403
5404 Binary Operations
5405 -----------------
5406
5407 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5408 They require two operands of the same type, execute an operation on
5409 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5410 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5411 result value has the same type as its operands.
5412
5413 There are several different binary operators:
5414
5415 .. _i_add:
5416
5417 '``add``' Instruction
5418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5419
5420 Syntax:
5421 """""""
5422
5423 ::
5424
5425       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5426       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5427       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5428       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5429
5430 Overview:
5431 """""""""
5432
5433 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5434
5435 Arguments:
5436 """"""""""
5437
5438 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5439 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5440 arguments must have identical types.
5441
5442 Semantics:
5443 """"""""""
5444
5445 The value produced is the integer sum of the two operands.
5446
5447 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5448 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5449 the result.
5450
5451 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5452 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5453
5454 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5455 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5456 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5457 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5458
5459 Example:
5460 """"""""
5461
5462 .. code-block:: llvm
5463
5464       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5465
5466 .. _i_fadd:
5467
5468 '``fadd``' Instruction
5469 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5470
5471 Syntax:
5472 """""""
5473
5474 ::
5475
5476       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5477
5478 Overview:
5479 """""""""
5480
5481 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5482
5483 Arguments:
5484 """"""""""
5485
5486 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5487 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5488 Both arguments must have identical types.
5489
5490 Semantics:
5491 """"""""""
5492
5493 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5494 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5495 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5496 optimizations:
5497
5498 Example:
5499 """"""""
5500
5501 .. code-block:: llvm
5502
5503       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5504
5505 '``sub``' Instruction
5506 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5507
5508 Syntax:
5509 """""""
5510
5511 ::
5512
5513       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5514       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5515       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5516       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5517
5518 Overview:
5519 """""""""
5520
5521 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5522
5523 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5524 instruction present in most other intermediate representations.
5525
5526 Arguments:
5527 """"""""""
5528
5529 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5530 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5531 arguments must have identical types.
5532
5533 Semantics:
5534 """"""""""
5535
5536 The value produced is the integer difference of the two operands.
5537
5538 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5539 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5540 the result.
5541
5542 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5543 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5544
5545 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5546 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5547 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5548 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5549
5550 Example:
5551 """"""""
5552
5553 .. code-block:: llvm
5554
5555       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5556       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5557
5558 .. _i_fsub:
5559
5560 '``fsub``' Instruction
5561 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5562
5563 Syntax:
5564 """""""
5565
5566 ::
5567
5568       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5569
5570 Overview:
5571 """""""""
5572
5573 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5574
5575 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5576 instruction present in most other intermediate representations.
5577
5578 Arguments:
5579 """"""""""
5580
5581 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5582 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5583 Both arguments must have identical types.
5584
5585 Semantics:
5586 """"""""""
5587
5588 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5589 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5590 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5591 unsafe floating point optimizations:
5592
5593 Example:
5594 """"""""
5595
5596 .. code-block:: llvm
5597
5598       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5599       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5600
5601 '``mul``' Instruction
5602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5603
5604 Syntax:
5605 """""""
5606
5607 ::
5608
5609       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5610       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5611       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5612       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5613
5614 Overview:
5615 """""""""
5616
5617 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5618
5619 Arguments:
5620 """"""""""
5621
5622 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5623 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5624 arguments must have identical types.
5625
5626 Semantics:
5627 """"""""""
5628
5629 The value produced is the integer product of the two operands.
5630
5631 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5632 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5633 bit width of the result.
5634
5635 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5636 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5637 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5638 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5639 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5640 product.
5641
5642 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5643 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5644 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5645 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5646
5647 Example:
5648 """"""""
5649
5650 .. code-block:: llvm
5651
5652       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5653
5654 .. _i_fmul:
5655
5656 '``fmul``' Instruction
5657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5658
5659 Syntax:
5660 """""""
5661
5662 ::
5663
5664       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5665
5666 Overview:
5667 """""""""
5668
5669 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5670
5671 Arguments:
5672 """"""""""
5673
5674 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5675 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5676 Both arguments must have identical types.
5677
5678 Semantics:
5679 """"""""""
5680
5681 The value produced is the floating point product of the two operands.
5682 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5683 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5684 unsafe floating point optimizations:
5685
5686 Example:
5687 """"""""
5688
5689 .. code-block:: llvm
5690
5691       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5692
5693 '``udiv``' Instruction
5694 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5695
5696 Syntax:
5697 """""""
5698
5699 ::
5700
5701       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5702       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5703
5704 Overview:
5705 """""""""
5706
5707 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5708
5709 Arguments:
5710 """"""""""
5711
5712 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5713 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5714 arguments must have identical types.
5715
5716 Semantics:
5717 """"""""""
5718
5719 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5720
5721 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5722 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5723
5724 Division by zero leads to undefined behavior.
5725
5726 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5727 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5728 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5729
5730 Example:
5731 """"""""
5732
5733 .. code-block:: llvm
5734
5735       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5736
5737 '``sdiv``' Instruction
5738 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5739
5740 Syntax:
5741 """""""
5742
5743 ::
5744
5745       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5746       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5747
5748 Overview:
5749 """""""""
5750
5751 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5752
5753 Arguments:
5754 """"""""""
5755
5756 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5757 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5758 arguments must have identical types.
5759
5760 Semantics:
5761 """"""""""
5762
5763 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5764 rounded towards zero.
5765
5766 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5767 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5768
5769 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5770 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5771 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5772
5773 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5774 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5775
5776 Example:
5777 """"""""
5778
5779 .. code-block:: llvm
5780
5781       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5782
5783 .. _i_fdiv:
5784
5785 '``fdiv``' Instruction
5786 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5787
5788 Syntax:
5789 """""""
5790
5791 ::
5792
5793       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5794
5795 Overview:
5796 """""""""
5797
5798 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5799
5800 Arguments:
5801 """"""""""
5802
5803 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5804 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5805 Both arguments must have identical types.
5806
5807 Semantics:
5808 """"""""""
5809
5810 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5811 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5812 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5813 unsafe floating point optimizations:
5814
5815 Example:
5816 """"""""
5817
5818 .. code-block:: llvm
5819
5820       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5821
5822 '``urem``' Instruction
5823 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5824
5825 Syntax:
5826 """""""
5827
5828 ::
5829
5830       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5831
5832 Overview:
5833 """""""""
5834
5835 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5836 division of its two arguments.
5837
5838 Arguments:
5839 """"""""""
5840
5841 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5842 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5843 arguments must have identical types.
5844
5845 Semantics:
5846 """"""""""
5847
5848 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5849 This instruction always performs an unsigned division to get the
5850 remainder.
5851
5852 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5853 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5854
5855 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5856
5857 Example:
5858 """"""""
5859
5860 .. code-block:: llvm
5861
5862       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5863
5864 '``srem``' Instruction
5865 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5866
5867 Syntax:
5868 """""""
5869
5870 ::
5871
5872       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5873
5874 Overview:
5875 """""""""
5876
5877 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5878 division of its two operands. This instruction can also take
5879 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5880 must be integers.
5881
5882 Arguments:
5883 """"""""""
5884
5885 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5886 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5887 arguments must have identical types.
5888
5889 Semantics:
5890 """"""""""
5891
5892 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5893 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5894 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5895 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5896 difference, see `The Math
5897 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5898 table of how this is implemented in various languages, please see
5899 `Wikipedia: modulo
5900 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5901
5902 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5903 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5904
5905 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5906 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5907 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5908 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5909 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5910 result of the division and the remainder.)
5911
5912 Example:
5913 """"""""
5914
5915 .. code-block:: llvm
5916
5917       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5918
5919 .. _i_frem:
5920
5921 '``frem``' Instruction
5922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5923
5924 Syntax:
5925 """""""
5926
5927 ::
5928
5929       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5930
5931 Overview:
5932 """""""""
5933
5934 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5935 its two operands.
5936
5937 Arguments:
5938 """"""""""
5939
5940 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5941 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5942 Both arguments must have identical types.
5943
5944 Semantics:
5945 """"""""""
5946
5947 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5948 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5949 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5950 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5951
5952 Example:
5953 """"""""
5954
5955 .. code-block:: llvm
5956
5957       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5958
5959 .. _bitwiseops:
5960
5961 Bitwise Binary Operations
5962 -------------------------
5963
5964 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5965 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5966 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5967 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5968 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5969
5970 '``shl``' Instruction
5971 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5972
5973 Syntax:
5974 """""""
5975
5976 ::
5977
5978       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5979       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5980       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5981       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5982
5983 Overview:
5984 """""""""
5985
5986 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5987 a specified number of bits.
5988
5989 Arguments:
5990 """"""""""
5991
5992 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5993 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5994 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5995
5996 Semantics:
5997 """"""""""
5998
5999 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6000 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6001 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6002 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6003 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6004 in ``op2``.
6005
6006 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6007 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6008 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6009 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6010 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6011 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6012 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6013
6014 Example:
6015 """"""""
6016
6017 .. code-block:: llvm
6018
6019       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6020       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6021       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6022       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6023       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6024
6025 '``lshr``' Instruction
6026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6027
6028 Syntax:
6029 """""""
6030
6031 ::
6032
6033       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6034       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6035
6036 Overview:
6037 """""""""
6038
6039 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6040 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6041
6042 Arguments:
6043 """"""""""
6044
6045 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6046 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6047 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6048
6049 Semantics:
6050 """"""""""
6051
6052 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6053 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6054 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6055 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6056 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6057 corresponding shift amount in ``op2``.
6058
6059 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6060 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6061 non-zero.
6062
6063 Example:
6064 """"""""
6065
6066 .. code-block:: llvm
6067
6068       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6069       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6070       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6071       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6072       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6073       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6074
6075 '``ashr``' Instruction
6076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6077
6078 Syntax:
6079 """""""
6080
6081 ::
6082
6083       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6084       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6085
6086 Overview:
6087 """""""""
6088
6089 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6090 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6091 extension.
6092
6093 Arguments:
6094 """"""""""
6095
6096 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6097 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6098 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6099
6100 Semantics:
6101 """"""""""
6102
6103 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6104 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6105 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6106 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6107 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6108 corresponding shift amount in ``op2``.
6109
6110 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6111 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6112 non-zero.
6113
6114 Example:
6115 """"""""
6116
6117 .. code-block:: llvm
6118
6119       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6120       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6121       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6122       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6123       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6124       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6125
6126 '``and``' Instruction
6127 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6128
6129 Syntax:
6130 """""""
6131
6132 ::
6133
6134       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6135
6136 Overview:
6137 """""""""
6138
6139 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6140 operands.
6141
6142 Arguments:
6143 """"""""""
6144
6145 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6146 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6147 arguments must have identical types.
6148
6149 Semantics:
6150 """"""""""
6151
6152 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6153
6154 +-----+-----+-----+
6155 | In0 | In1 | Out |
6156 +-----+-----+-----+
6157 |   0 |   0 |   0 |
6158 +-----+-----+-----+
6159 |   0 |   1 |   0 |
6160 +-----+-----+-----+
6161 |   1 |   0 |   0 |
6162 +-----+-----+-----+
6163 |   1 |   1 |   1 |
6164 +-----+-----+-----+
6165
6166 Example:
6167 """"""""
6168
6169 .. code-block:: llvm
6170
6171       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6172       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6173       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6174
6175 '``or``' Instruction
6176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6177
6178 Syntax:
6179 """""""
6180
6181 ::
6182
6183       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6184
6185 Overview:
6186 """""""""
6187
6188 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6189 two operands.
6190
6191 Arguments:
6192 """"""""""
6193
6194 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6195 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6196 arguments must have identical types.
6197
6198 Semantics:
6199 """"""""""
6200
6201 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6202
6203 +-----+-----+-----+
6204 | In0 | In1 | Out |
6205 +-----+-----+-----+
6206 |   0 |   0 |   0 |
6207 +-----+-----+-----+
6208 |   0 |   1 |   1 |
6209 +-----+-----+-----+
6210 |   1 |   0 |   1 |
6211 +-----+-----+-----+
6212 |   1 |   1 |   1 |
6213 +-----+-----+-----+
6214
6215 Example:
6216 """"""""
6217
6218 ::
6219
6220       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6221       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6222       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6223
6224 '``xor``' Instruction
6225 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6226
6227 Syntax:
6228 """""""
6229
6230 ::
6231
6232       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6233
6234 Overview:
6235 """""""""
6236
6237 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6238 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6239 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6240
6241 Arguments:
6242 """"""""""
6243
6244 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6245 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6246 arguments must have identical types.
6247
6248 Semantics:
6249 """"""""""
6250
6251 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6252
6253 +-----+-----+-----+
6254 | In0 | In1 | Out |
6255 +-----+-----+-----+
6256 |   0 |   0 |   0 |
6257 +-----+-----+-----+
6258 |   0 |   1 |   1 |
6259 +-----+-----+-----+
6260 |   1 |   0 |   1 |
6261 +-----+-----+-----+
6262 |   1 |   1 |   0 |
6263 +-----+-----+-----+
6264
6265 Example:
6266 """"""""
6267
6268 .. code-block:: llvm
6269
6270       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6271       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6272       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6273       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6274
6275 Vector Operations
6276 -----------------
6277
6278 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6279 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6280 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6281 While LLVM does directly support these vector operations, many
6282 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6283 take full advantage of a specific target.
6284
6285 .. _i_extractelement:
6286
6287 '``extractelement``' Instruction
6288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6289
6290 Syntax:
6291 """""""
6292
6293 ::
6294
6295       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6296
6297 Overview:
6298 """""""""
6299
6300 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6301 from a vector at a specified index.
6302
6303 Arguments:
6304 """"""""""
6305
6306 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6307 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6308 the position from which to extract the element. The index may be a
6309 variable of any integer type.
6310
6311 Semantics:
6312 """"""""""
6313
6314 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6315 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6316 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6317
6318 Example:
6319 """"""""
6320
6321 .. code-block:: llvm
6322
6323       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6324
6325 .. _i_insertelement:
6326
6327 '``insertelement``' Instruction
6328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6329
6330 Syntax:
6331 """""""
6332
6333 ::
6334
6335       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6336
6337 Overview:
6338 """""""""
6339
6340 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6341 vector at a specified index.
6342
6343 Arguments:
6344 """"""""""
6345
6346 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6347 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6348 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6349 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6350 index may be a variable of any integer type.
6351
6352 Semantics:
6353 """"""""""
6354
6355 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6356 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6357 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6358 undefined.
6359
6360 Example:
6361 """"""""
6362
6363 .. code-block:: llvm
6364
6365       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6366
6367 .. _i_shufflevector:
6368
6369 '``shufflevector``' Instruction
6370 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6371
6372 Syntax:
6373 """""""
6374
6375 ::
6376
6377       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6378
6379 Overview:
6380 """""""""
6381
6382 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6383 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6384 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6385
6386 Arguments:
6387 """"""""""
6388
6389 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6390 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6391 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6392 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6393 same as the element type of the first two operands.
6394
6395 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6396 constant integer or undef values.
6397
6398 Semantics:
6399 """"""""""
6400
6401 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6402 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6403 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6404 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6405 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6406 only one vector.
6407
6408 Example:
6409 """"""""
6410
6411 .. code-block:: llvm
6412
6413       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6414                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6415       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6416                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6417       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6418                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6419       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6420                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6421
6422 Aggregate Operations
6423 --------------------
6424
6425 LLVM supports several instructions for working with
6426 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6427
6428 .. _i_extractvalue:
6429
6430 '``extractvalue``' Instruction
6431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6432
6433 Syntax:
6434 """""""
6435
6436 ::
6437
6438       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6439
6440 Overview:
6441 """""""""
6442
6443 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6444 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6445
6446 Arguments:
6447 """"""""""
6448
6449 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6450 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6451 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6452 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6453
6454 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6455
6456 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6457    omitted and assumed to be zero.
6458 -  At least one index must be specified.
6459 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6460
6461 Semantics:
6462 """"""""""
6463
6464 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6465 the index operands.
6466
6467 Example:
6468 """"""""
6469
6470 .. code-block:: llvm
6471
6472       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6473
6474 .. _i_insertvalue:
6475
6476 '``insertvalue``' Instruction
6477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6478
6479 Syntax:
6480 """""""
6481
6482 ::
6483
6484       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6485
6486 Overview:
6487 """""""""
6488
6489 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6490 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6491
6492 Arguments:
6493 """"""""""
6494
6495 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6496 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6497 a first-class value to insert. The following operands are constant
6498 indices indicating the position at which to insert the value in a
6499 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6500 to insert must have the same type as the value identified by the
6501 indices.
6502
6503 Semantics:
6504 """"""""""
6505
6506 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6507 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6508 indices is that of ``elt``.
6509
6510 Example:
6511 """"""""
6512
6513 .. code-block:: llvm
6514
6515       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6516       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6517       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6518
6519 .. _memoryops:
6520
6521 Memory Access and Addressing Operations
6522 ---------------------------------------
6523
6524 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6525 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6526 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6527 memory in LLVM.
6528
6529 .. _i_alloca:
6530
6531 '``alloca``' Instruction
6532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6533
6534 Syntax:
6535 """""""
6536
6537 ::
6538
6539       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6540
6541 Overview:
6542 """""""""
6543
6544 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6545 currently executing function, to be automatically released when this
6546 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6547 generic address space (address space zero).
6548
6549 Arguments:
6550 """"""""""
6551
6552 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6553 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6554 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6555 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6556 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6557 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6558 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6559 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6560 boundary compatible with the type.
6561
6562 '``type``' may be any sized type.
6563
6564 Semantics:
6565 """"""""""
6566
6567 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6568 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6569 memory is automatically released when the function returns. The
6570 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6571 variables that must have an address available. When the function returns
6572 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6573 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6574 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6575 is not specified.
6576
6577 Example:
6578 """"""""
6579
6580 .. code-block:: llvm
6581
6582       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6583       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6584       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6585       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6586
6587 .. _i_load:
6588
6589 '``load``' Instruction
6590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6591
6592 Syntax:
6593 """""""
6594
6595 ::
6596
6597       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6598       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6599       !<index> = !{ i32 1 }
6600
6601 Overview:
6602 """""""""
6603
6604 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6605
6606 Arguments:
6607 """"""""""
6608
6609 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6610 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6611 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6612 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6613 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6614 operations <volatile>`.
6615
6616 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6617 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6618 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6619 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6620 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6621 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6622 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6623 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6624 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6625 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6626 any defined semantics for atomic loads.
6627
6628 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6629 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6630 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6631 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6632 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6633 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6634 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6635 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6636
6637 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6638 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6639 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6640 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6641 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6642 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6643 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6644
6645 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6646 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6647 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6648 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6649 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6650 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6651 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6652 its value is henceforth unchanging.
6653
6654 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6655 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6656 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6657 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6658 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6659 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
6660 to loads of a pointer type.
6661
6662 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6663 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6664 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
6665 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6666 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6667 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
6668 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6669 to loads of a pointer type.
6670
6671 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6672 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6673 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
6674 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6675 dereferenceable or null.
6676 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6677 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
6678 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6679 to loads of a pointer type.
6680
6681 Semantics:
6682 """"""""""
6683
6684 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6685 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6686 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6687 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6688 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6689 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6690 written using a store of the same type.
6691
6692 Examples:
6693 """""""""
6694
6695 .. code-block:: llvm
6696
6697       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6698       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6699       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6700
6701 .. _i_store:
6702
6703 '``store``' Instruction
6704 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6705
6706 Syntax:
6707 """""""
6708
6709 ::
6710
6711       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6712       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6713
6714 Overview:
6715 """""""""
6716
6717 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6718
6719 Arguments:
6720 """"""""""
6721
6722 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6723 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6724 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6725 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6726 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6727 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6728 operations <volatile>`.
6729
6730 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6731 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6732 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6733 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6734 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6735 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6736 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6737 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6738 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6739 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6740 have any defined semantics for atomic stores.
6741
6742 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6743 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6744 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6745 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6746 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6747 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6748 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6749 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6750
6751 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6752 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6753 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6754 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6755 be reused in the cache. The code generator may select special
6756 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6757 x86.
6758
6759 Semantics:
6760 """"""""""
6761
6762 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6763 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6764 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6765 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6766 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6767 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6768 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6769 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6770
6771 Example:
6772 """"""""
6773
6774 .. code-block:: llvm
6775
6776       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6777       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6778       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6779
6780 .. _i_fence:
6781
6782 '``fence``' Instruction
6783 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6784
6785 Syntax:
6786 """""""
6787
6788 ::
6789
6790       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6791
6792 Overview:
6793 """""""""
6794
6795 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6796 between operations.
6797
6798 Arguments:
6799 """"""""""
6800
6801 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6802 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6803 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6804
6805 Semantics:
6806 """"""""""
6807
6808 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6809 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6810 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6811 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6812 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6813 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6814 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6815 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6816 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6817 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6818 *happens-before* edge.
6819
6820 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6821 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6822 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6823
6824 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6825 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6826 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6827
6828 Example:
6829 """"""""
6830
6831 .. code-block:: llvm
6832
6833       fence acquire                          ; yields void
6834       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6835
6836 .. _i_cmpxchg:
6837
6838 '``cmpxchg``' Instruction
6839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6840
6841 Syntax:
6842 """""""
6843
6844 ::
6845
6846       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6847
6848 Overview:
6849 """""""""
6850
6851 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6852 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6853 equal, it tries to store a new value into the memory.
6854
6855 Arguments:
6856 """"""""""
6857
6858 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6859 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6860 address, and a new value to place at that address if the compared values
6861 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6862 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6863 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6864 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6865 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6866 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6867 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6868
6869 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6870 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6871 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6872 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6873 ``release`` or ``acq_rel``.
6874
6875 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6876 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6877 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6878 respect to all other code in the system.
6879
6880 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6881 equal to the size in memory of the operand.
6882
6883 Semantics:
6884 """"""""""
6885
6886 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6887 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6888 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6889 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6890
6891 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6892 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6893 matched.
6894
6895 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6896 if the value loaded equals ``cmp``.
6897
6898 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6899 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6900 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6901
6902 Example:
6903 """"""""
6904
6905 .. code-block:: llvm
6906
6907     entry:
6908       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6909       br label %loop
6910
6911     loop:
6912       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6913       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6914       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6915       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6916       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6917       br i1 %success, label %done, label %loop
6918
6919     done:
6920       ...
6921
6922 .. _i_atomicrmw:
6923
6924 '``atomicrmw``' Instruction
6925 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6926
6927 Syntax:
6928 """""""
6929
6930 ::
6931
6932       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6933
6934 Overview:
6935 """""""""
6936
6937 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6938
6939 Arguments:
6940 """"""""""
6941
6942 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6943 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6944 operation. The operation must be one of the following keywords:
6945
6946 -  xchg
6947 -  add
6948 -  sub
6949 -  and
6950 -  nand
6951 -  or
6952 -  xor
6953 -  max
6954 -  min
6955 -  umax
6956 -  umin
6957
6958 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6959 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6960 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6961 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6962 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6963 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6964 operations <volatile>`.
6965
6966 Semantics:
6967 """"""""""
6968
6969 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6970 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6971 value at the location is returned. The modification is specified by the
6972 operation argument:
6973
6974 -  xchg: ``*ptr = val``
6975 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6976 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6977 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6978 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6979 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6980 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6981 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6982 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6983 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6984    comparison)
6985 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6986    comparison)
6987
6988 Example:
6989 """"""""
6990
6991 .. code-block:: llvm
6992
6993       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6994
6995 .. _i_getelementptr:
6996
6997 '``getelementptr``' Instruction
6998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6999
7000 Syntax:
7001 """""""
7002
7003 ::
7004
7005       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7006       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7007       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7008
7009 Overview:
7010 """""""""
7011
7012 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7013 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7014 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7015 be used to calculate a vector of such addresses.
7016
7017 Arguments:
7018 """"""""""
7019
7020 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7021 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7022 base address to start from. The remaining arguments are indices
7023 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7024 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7025 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7026 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7027 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7028 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7029 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7030 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7031 would require loading the pointer before continuing calculation.
7032
7033 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7034 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7035 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7036 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7037 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7038 required to be constant. These integers are treated as signed values
7039 where relevant.
7040
7041 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7042 to LLVM:
7043
7044 .. code-block:: c
7045
7046     struct RT {
7047       char A;
7048       int B[10][20];
7049       char C;
7050     };
7051     struct ST {
7052       int X;
7053       double Y;
7054       struct RT Z;
7055     };
7056
7057     int *foo(struct ST *s) {
7058       return &s[1].Z.B[5][13];
7059     }
7060
7061 The LLVM code generated by Clang is:
7062
7063 .. code-block:: llvm
7064
7065     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7066     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7067
7068     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7069     entry:
7070       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7071       ret i32* %arrayidx
7072     }
7073
7074 Semantics:
7075 """"""""""
7076
7077 In the example above, the first index is indexing into the
7078 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7079 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7080 indexes into the third element of the structure, yielding a
7081 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7082 structure. The third index indexes into the second element of the
7083 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7084 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7085 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7086 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7087
7088 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7089 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7090 for the given testcase is equivalent to:
7091
7092 .. code-block:: llvm
7093
7094     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7095       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7096       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7097       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7098       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7099       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7100       ret i32* %t5
7101     }
7102
7103 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7104 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7105 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7106 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7107 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7108 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7109 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7110 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7111 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7112 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7113
7114 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7115 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7116 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7117 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7118 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7119 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7120 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7121 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7122 information.
7123
7124 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7125 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7126
7127 Example:
7128 """"""""
7129
7130 .. code-block:: llvm
7131
7132         ; yields [12 x i8]*:aptr
7133         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7134         ; yields i8*:vptr
7135         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7136         ; yields i8*:eptr
7137         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7138         ; yields i32*:iptr
7139         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7140
7141 Vector of pointers:
7142 """""""""""""""""""
7143
7144 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7145 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7146 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7147 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7148
7149 .. code-block:: llvm
7150
7151      ; All arguments are vectors:
7152      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7153      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7154      
7155      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7156      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7157      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7158      
7159      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7160      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7161      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7162      
7163      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7164
7165 The two following instructions are equivalent:
7166
7167 .. code-block:: llvm
7168
7169      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7170        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7171        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7172        <4 x i32> %ind4,
7173        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7174      
7175      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7176        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7177
7178 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7179 makes sense:
7180
7181 .. code-block:: c
7182
7183     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7184     double *A, B; int *C;
7185     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7186       A[i] = B[C[i]];
7187     }
7188
7189 .. code-block:: llvm
7190
7191     ; get pointers for 8 elements from array B
7192     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7193     ; load 8 elements from array B into A
7194     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7195          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7196
7197 Conversion Operations
7198 ---------------------
7199
7200 The instructions in this category are the conversion instructions
7201 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7202 various bit conversions on the operand.
7203
7204 '``trunc .. to``' Instruction
7205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7206
7207 Syntax:
7208 """""""
7209
7210 ::
7211
7212       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7213
7214 Overview:
7215 """""""""
7216
7217 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7218
7219 Arguments:
7220 """"""""""
7221
7222 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7223 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7224 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7225 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7226 types are not allowed.
7227
7228 Semantics:
7229 """"""""""
7230
7231 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7232 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7233 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7234 It will always truncate bits.
7235
7236 Example:
7237 """"""""
7238
7239 .. code-block:: llvm
7240
7241       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7242       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7243       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7244       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7245
7246 '``zext .. to``' Instruction
7247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7248
7249 Syntax:
7250 """""""
7251
7252 ::
7253
7254       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7255
7256 Overview:
7257 """""""""
7258
7259 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7260
7261 Arguments:
7262 """"""""""
7263
7264 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7265 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7266 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7267 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7268
7269 Semantics:
7270 """"""""""
7271
7272 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7273 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7274
7275 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7276
7277 Example:
7278 """"""""
7279
7280 .. code-block:: llvm
7281
7282       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7283       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7284       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7285
7286 '``sext .. to``' Instruction
7287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7288
7289 Syntax:
7290 """""""
7291
7292 ::
7293
7294       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7295
7296 Overview:
7297 """""""""
7298
7299 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7300
7301 Arguments:
7302 """"""""""
7303
7304 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7305 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7306 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7307 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7308
7309 Semantics:
7310 """"""""""
7311
7312 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7313 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7314 of the type ``ty2``.
7315
7316 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7317
7318 Example:
7319 """"""""
7320
7321 .. code-block:: llvm
7322
7323       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7324       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7325       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7326
7327 '``fptrunc .. to``' Instruction
7328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7329
7330 Syntax:
7331 """""""
7332
7333 ::
7334
7335       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7336
7337 Overview:
7338 """""""""
7339
7340 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7341
7342 Arguments:
7343 """"""""""
7344
7345 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7346 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7347 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7348 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7349
7350 Semantics:
7351 """"""""""
7352
7353 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7354 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7355 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7356 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7357
7358 Example:
7359 """"""""
7360
7361 .. code-block:: llvm
7362
7363       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7364       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7365
7366 '``fpext .. to``' Instruction
7367 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7368
7369 Syntax:
7370 """""""
7371
7372 ::
7373
7374       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7375
7376 Overview:
7377 """""""""
7378
7379 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7380 point value.
7381
7382 Arguments:
7383 """"""""""
7384
7385 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7386 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7387 to. The source type must be smaller than the destination type.
7388
7389 Semantics:
7390 """"""""""
7391
7392 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7393 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7394 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7395 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7396 *no-op cast* for a floating point cast.
7397
7398 Example:
7399 """"""""
7400
7401 .. code-block:: llvm
7402
7403       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7404       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7405
7406 '``fptoui .. to``' Instruction
7407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7408
7409 Syntax:
7410 """""""
7411
7412 ::
7413
7414       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7415
7416 Overview:
7417 """""""""
7418
7419 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7420 integer equivalent of type ``ty2``.
7421
7422 Arguments:
7423 """"""""""
7424
7425 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7426 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7427 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7428 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7429 type with the same number of elements as ``ty``
7430
7431 Semantics:
7432 """"""""""
7433
7434 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7435 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7436 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7437 are undefined.
7438
7439 Example:
7440 """"""""
7441
7442 .. code-block:: llvm
7443
7444       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7445       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7446       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7447
7448 '``fptosi .. to``' Instruction
7449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7450
7451 Syntax:
7452 """""""
7453
7454 ::
7455
7456       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7457
7458 Overview:
7459 """""""""
7460
7461 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7462 ``value`` to type ``ty2``.
7463
7464 Arguments:
7465 """"""""""
7466
7467 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7468 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7469 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7470 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7471 type with the same number of elements as ``ty``
7472
7473 Semantics:
7474 """"""""""
7475
7476 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7477 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7478 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7479 are undefined.
7480
7481 Example:
7482 """"""""
7483
7484 .. code-block:: llvm
7485
7486       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7487       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7488       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7489
7490 '``uitofp .. to``' Instruction
7491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7492
7493 Syntax:
7494 """""""
7495
7496 ::
7497
7498       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7499
7500 Overview:
7501 """""""""
7502
7503 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7504 and converts that value to the ``ty2`` type.
7505
7506 Arguments:
7507 """"""""""
7508
7509 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7510 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7511 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7512 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7513 type with the same number of elements as ``ty``
7514
7515 Semantics:
7516 """"""""""
7517
7518 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7519 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7520 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7521 are undefined.
7522
7523 Example:
7524 """"""""
7525
7526 .. code-block:: llvm
7527
7528       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7529       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7530
7531 '``sitofp .. to``' Instruction
7532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7533
7534 Syntax:
7535 """""""
7536
7537 ::
7538
7539       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7540
7541 Overview:
7542 """""""""
7543
7544 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7545 converts that value to the ``ty2`` type.
7546
7547 Arguments:
7548 """"""""""
7549
7550 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7551 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7552 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7553 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7554 type with the same number of elements as ``ty``
7555
7556 Semantics:
7557 """"""""""
7558
7559 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7560 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7561 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7562 undefined.
7563
7564 Example:
7565 """"""""
7566
7567 .. code-block:: llvm
7568
7569       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7570       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7571
7572 .. _i_ptrtoint:
7573
7574 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7576
7577 Syntax:
7578 """""""
7579
7580 ::
7581
7582       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7583
7584 Overview:
7585 """""""""
7586
7587 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7588 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7589
7590 Arguments:
7591 """"""""""
7592
7593 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7594 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7595 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7596 a vector of integers type.
7597
7598 Semantics:
7599 """"""""""
7600
7601 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7602 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7603 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7604 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7605 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7606 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7607 change.
7608
7609 Example:
7610 """"""""
7611
7612 .. code-block:: llvm
7613
7614       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7615       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7616       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7617
7618 .. _i_inttoptr:
7619
7620 '``inttoptr .. to``' Instruction
7621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7622
7623 Syntax:
7624 """""""
7625
7626 ::
7627
7628       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7629
7630 Overview:
7631 """""""""
7632
7633 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7634 pointer type, ``ty2``.
7635
7636 Arguments:
7637 """"""""""
7638
7639 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7640 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7641 type.
7642
7643 Semantics:
7644 """"""""""
7645
7646 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7647 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7648 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7649 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7650 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7651 nothing is done (*no-op cast*).
7652
7653 Example:
7654 """"""""
7655
7656 .. code-block:: llvm
7657
7658       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7659       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7660       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7661       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7662
7663 .. _i_bitcast:
7664
7665 '``bitcast .. to``' Instruction
7666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7667
7668 Syntax:
7669 """""""
7670
7671 ::
7672
7673       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7674
7675 Overview:
7676 """""""""
7677
7678 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7679 changing any bits.
7680
7681 Arguments:
7682 """"""""""
7683
7684 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7685 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7686 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7687 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7688 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
7689 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7690 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7691 long as they have the same size).
7692
7693 Semantics:
7694 """"""""""
7695
7696 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7697 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7698 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7699 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7700 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7701 pointers) types with the same address space through this instruction.
7702 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7703 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7704
7705 Example:
7706 """"""""
7707
7708 .. code-block:: llvm
7709
7710       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7711       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7712       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7713       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7714
7715 .. _i_addrspacecast:
7716
7717 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7719
7720 Syntax:
7721 """""""
7722
7723 ::
7724
7725       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7726
7727 Overview:
7728 """""""""
7729
7730 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7731 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7732
7733 Arguments:
7734 """"""""""
7735
7736 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7737 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7738 address space.
7739
7740 Semantics:
7741 """"""""""
7742
7743 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7744 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7745 value modification, depending on the target and the address space
7746 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7747 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7748 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7749 location.
7750
7751 Example:
7752 """"""""
7753
7754 .. code-block:: llvm
7755
7756       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7757       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7758       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7759
7760 .. _otherops:
7761
7762 Other Operations
7763 ----------------
7764
7765 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7766 which defy better classification.
7767
7768 .. _i_icmp:
7769
7770 '``icmp``' Instruction
7771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7772
7773 Syntax:
7774 """""""
7775
7776 ::
7777
7778       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7779
7780 Overview:
7781 """""""""
7782
7783 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7784 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7785 pointer, or pointer vector operands.
7786
7787 Arguments:
7788 """"""""""
7789
7790 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7791 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7792 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7793
7794 #. ``eq``: equal
7795 #. ``ne``: not equal
7796 #. ``ugt``: unsigned greater than
7797 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7798 #. ``ult``: unsigned less than
7799 #. ``ule``: unsigned less or equal
7800 #. ``sgt``: signed greater than
7801 #. ``sge``: signed greater or equal
7802 #. ``slt``: signed less than
7803 #. ``sle``: signed less or equal
7804
7805 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7806 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7807 must also be identical types.
7808
7809 Semantics:
7810 """"""""""
7811
7812 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7813 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7814 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7815
7816 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7817    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7818 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7819    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7820 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7821    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7822 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7823    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7824 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7825    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7826 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7827    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7828 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7829    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7830 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7831    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7832 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7833    if ``op1`` is less than ``op2``.
7834 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7835    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7836
7837 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7838 are compared as if they were integers.
7839
7840 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7841 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7842 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7843
7844 Example:
7845 """"""""
7846
7847 .. code-block:: llvm
7848
7849       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7850       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7851       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7852       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7853       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7854       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7855
7856 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7857 ``icmp`` instruction.
7858
7859 .. _i_fcmp:
7860
7861 '``fcmp``' Instruction
7862 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7863
7864 Syntax:
7865 """""""
7866
7867 ::
7868
7869       <result> = fcmp <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7870
7871 Overview:
7872 """""""""
7873
7874 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7875 values based on comparison of its operands.
7876
7877 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7878 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7879
7880 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7881 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7882 compared.
7883
7884 Arguments:
7885 """"""""""
7886
7887 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7888 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7889 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7890
7891 #. ``false``: no comparison, always returns false
7892 #. ``oeq``: ordered and equal
7893 #. ``ogt``: ordered and greater than
7894 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7895 #. ``olt``: ordered and less than
7896 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7897 #. ``one``: ordered and not equal
7898 #. ``ord``: ordered (no nans)
7899 #. ``ueq``: unordered or equal
7900 #. ``ugt``: unordered or greater than
7901 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7902 #. ``ult``: unordered or less than
7903 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7904 #. ``une``: unordered or not equal
7905 #. ``uno``: unordered (either nans)
7906 #. ``true``: no comparison, always returns true
7907
7908 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7909 that either operand may be a QNAN.
7910
7911 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7912 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7913 type. They must have identical types.
7914
7915 Semantics:
7916 """"""""""
7917
7918 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7919 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7920 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7921 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7922
7923 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7924 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7925    is equal to ``op2``.
7926 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7927    is greater than ``op2``.
7928 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7929    is greater than or equal to ``op2``.
7930 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7931    is less than ``op2``.
7932 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7933    is less than or equal to ``op2``.
7934 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7935    is not equal to ``op2``.
7936 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7937 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7938    equal to ``op2``.
7939 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7940    greater than ``op2``.
7941 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7942    greater than or equal to ``op2``.
7943 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7944    less than ``op2``.
7945 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7946    less than or equal to ``op2``.
7947 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7948    not equal to ``op2``.
7949 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7950 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7951
7952 Example:
7953 """"""""
7954
7955 .. code-block:: llvm
7956
7957       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7958       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7959       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7960       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7961
7962 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7963 ``fcmp`` instruction.
7964
7965 .. _i_phi:
7966
7967 '``phi``' Instruction
7968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7969
7970 Syntax:
7971 """""""
7972
7973 ::
7974
7975       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7976
7977 Overview:
7978 """""""""
7979
7980 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7981 graph representing the function.
7982
7983 Arguments:
7984 """"""""""
7985
7986 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7987 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7988 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7989 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7990 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7991 label arguments.
7992
7993 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7994 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7995 block.
7996
7997 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7998 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7999 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8000 instruction's return value on the same edge).
8001
8002 Semantics:
8003 """"""""""
8004
8005 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8006 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8007 executed just prior to the current block.
8008
8009 Example:
8010 """"""""
8011
8012 .. code-block:: llvm
8013
8014     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8015       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8016       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8017       br label %Loop
8018
8019 .. _i_select:
8020
8021 '``select``' Instruction
8022 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8023
8024 Syntax:
8025 """""""
8026
8027 ::
8028
8029       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8030
8031       selty is either i1 or {<N x i1>}
8032
8033 Overview:
8034 """""""""
8035
8036 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8037 condition, without IR-level branching.
8038
8039 Arguments:
8040 """"""""""
8041
8042 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8043 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8044 class <t_firstclass>` type.
8045
8046 Semantics:
8047 """"""""""
8048
8049 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8050 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8051 argument.
8052
8053 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8054 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8055
8056 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8057 same size, then an entire vector is selected.
8058
8059 Example:
8060 """"""""
8061
8062 .. code-block:: llvm
8063
8064       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8065
8066 .. _i_call:
8067
8068 '``call``' Instruction
8069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8070
8071 Syntax:
8072 """""""
8073
8074 ::
8075
8076       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8077
8078 Overview:
8079 """""""""
8080
8081 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8082
8083 Arguments:
8084 """"""""""
8085
8086 This instruction requires several arguments:
8087
8088 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8089    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
8090    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
8091    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8092    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8093
8094    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8095       recursive cycle in the call graph.
8096    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8097       forwarded in place.
8098
8099    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8100    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8101    rules:
8102
8103    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8104      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8105    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8106      produced by the call or void.
8107    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
8108      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8109      in address space.
8110    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8111    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8112      returned, and inalloca, must match.
8113    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8114      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8115      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8116
8117    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8118    the following conditions are met:
8119
8120    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8121    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8122       uses value of call or is void).
8123    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8124       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8125    -  `Platform-specific constraints are
8126       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8127
8128 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8129    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8130    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8131    calling convention of the call must match the calling convention of
8132    the target function, or else the behavior is undefined.
8133 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8134    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8135    are valid here.
8136 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8137    type of the return value. Functions that return no value are marked
8138    ``void``.
8139 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8140    being invoked. The argument types must match the types implied by
8141    this signature. This type can be omitted if the function is not
8142    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8143    function.
8144 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8145    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8146    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8147    to function value.
8148 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8149    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8150    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8151    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8152    extra arguments can be specified.
8153 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8154    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8155    attributes are valid here.
8156
8157 Semantics:
8158 """"""""""
8159
8160 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8161 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8162 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8163 flow continues with the instruction after the function call, and the
8164 return value of the function is bound to the result argument.
8165
8166 Example:
8167 """"""""
8168
8169 .. code-block:: llvm
8170
8171       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8172       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8173       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8174       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8175       call void %foo(i8 97 signext)
8176
8177       %struct.A = type { i32, i8 }
8178       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8179       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8180       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8181       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8182       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8183
8184 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8185 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8186 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8187 This is something we'd like to change in the future to provide better
8188 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8189
8190 .. _i_va_arg:
8191
8192 '``va_arg``' Instruction
8193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8194
8195 Syntax:
8196 """""""
8197
8198 ::
8199
8200       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8201
8202 Overview:
8203 """""""""
8204
8205 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8206 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8207 the ``va_arg`` macro in C.
8208
8209 Arguments:
8210 """"""""""
8211
8212 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8213 argument. It returns a value of the specified argument type and
8214 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8215 type of ``va_list`` is target specific.
8216
8217 Semantics:
8218 """"""""""
8219
8220 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8221 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8222 the next argument. For more information, see the variable argument
8223 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8224
8225 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8226 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8227 function.
8228
8229 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8230 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8231
8232 Example:
8233 """"""""
8234
8235 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8236
8237 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8238 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8239 types on any target.
8240
8241 .. _i_landingpad:
8242
8243 '``landingpad``' Instruction
8244 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8245
8246 Syntax:
8247 """""""
8248
8249 ::
8250
8251       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8252       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8253
8254       <clause> := catch <type> <value>
8255       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8256
8257 Overview:
8258 """""""""
8259
8260 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8261 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8262 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8263 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8264 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8265 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8266
8267 Arguments:
8268 """"""""""
8269
8270 The optional
8271 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8272
8273 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8274 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8275 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8276 clause takes an array constant as its argument. Use
8277 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8278 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8279 the ``cleanup`` flag.
8280
8281 Semantics:
8282 """"""""""
8283
8284 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8285 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8286 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8287 calling conventions, how the personality function results are
8288 represented in LLVM IR is target specific.
8289
8290 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8291 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8292 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8293 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8294 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8295 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8296 unwinding continues further up the call stack.
8297
8298 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8299
8300 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8301    of an '``invoke``' instruction.
8302 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8303    first non-PHI instruction.
8304 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8305    pad block.
8306 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8307    '``landingpad``' instruction.
8308
8309 Example:
8310 """"""""
8311
8312 .. code-block:: llvm
8313
8314       ;; A landing pad which can catch an integer.
8315       %res = landingpad { i8*, i32 }
8316                catch i8** @_ZTIi
8317       ;; A landing pad that is a cleanup.
8318       %res = landingpad { i8*, i32 }
8319                cleanup
8320       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8321       %res = landingpad { i8*, i32 }
8322                catch i8** @_ZTIi
8323                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8324
8325 .. _i_cleanupblock:
8326
8327 '``cleanupblock``' Instruction
8328 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8329
8330 Syntax:
8331 """""""
8332
8333 ::
8334
8335       <resultval> = cleanupblock <resultty> [<args>*]
8336
8337 Overview:
8338 """""""""
8339
8340 The '``cleanupblock``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8341 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8342 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8343 transfer control to run cleanup actions.
8344 The ``args`` correspond to whatever additional
8345 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8346 execute the cleanup.
8347 The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8348
8349 Arguments:
8350 """"""""""
8351
8352 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8353 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8354
8355 Semantics:
8356 """"""""""
8357
8358 The '``cleanupblock``' instruction defines the values which are set by the
8359 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8360 therefore the "result type" of the ``cleanupblock`` instruction. As with
8361 calling conventions, how the personality function results are
8362 represented in LLVM IR is target specific.
8363
8364 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8365 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8366 ``cleanupblock`` with the aid of the personality-specific arguments.
8367
8368 The ``cleanupblock`` instruction has several restrictions:
8369
8370 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8371    an exceptional instruction.
8372 -  A cleanup block must have a '``cleanupblock``' instruction as its
8373    first non-PHI instruction.
8374 -  There can be only one '``cleanupblock``' instruction within the
8375    cleanup block.
8376 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8377    '``cleanupblock``' instruction.
8378
8379 Example:
8380 """"""""
8381
8382 .. code-block:: llvm
8383
8384       %res = cleanupblock { i8*, i32 } [label %nextaction]
8385
8386 .. _intrinsics:
8387
8388 Intrinsic Functions
8389 ===================
8390
8391 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8392 have well known names and semantics and are required to follow certain
8393 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8394 for the LLVM language that does not require changing all of the
8395 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8396 reader/writer, the parser, etc...).
8397
8398 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8399 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8400 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8401 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8402 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8403 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8404 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8405 are added that they be documented here.
8406
8407 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8408 represents a family of functions that perform the same operation but on
8409 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8410 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8411 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8412 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8413 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8414 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8415 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8416 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8417 argument or the result.
8418
8419 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8420 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8421 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8422 whose type is matched against another type do not. For example, the
8423 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8424 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8425 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8426 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8427 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8428 type is matched against the return type, it does not require its own
8429 name suffix.
8430
8431 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8432 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8433
8434 .. _int_varargs:
8435
8436 Variable Argument Handling Intrinsics
8437 -------------------------------------
8438
8439 Variable argument support is defined in LLVM with the
8440 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8441 functions. These functions are related to the similarly named macros
8442 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8443
8444 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8445 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8446 does not define what this type is, so all transformations should be
8447 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8448
8449 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8450 variable argument handling intrinsic functions are used.
8451
8452 .. code-block:: llvm
8453
8454     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8455     ; it is merely an i8*.
8456     %struct.va_list = type { i8* }
8457
8458     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8459     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8460
8461     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8462       ; Initialize variable argument processing
8463       %ap = alloca %struct.va_list
8464       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8465       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8466
8467       ; Read a single integer argument
8468       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8469
8470       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8471       %aq = alloca i8*
8472       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8473       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8474       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8475
8476       ; Stop processing of arguments.
8477       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8478       ret i32 %tmp
8479     }
8480
8481     declare void @llvm.va_start(i8*)
8482     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8483     declare void @llvm.va_end(i8*)
8484
8485 .. _int_va_start:
8486
8487 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8489
8490 Syntax:
8491 """""""
8492
8493 ::
8494
8495       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8496
8497 Overview:
8498 """""""""
8499
8500 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8501 subsequent use by ``va_arg``.
8502
8503 Arguments:
8504 """"""""""
8505
8506 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8507
8508 Semantics:
8509 """"""""""
8510
8511 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8512 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8513 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8514 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8515 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8516 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8517 that out.
8518
8519 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8521
8522 Syntax:
8523 """""""
8524
8525 ::
8526
8527       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8528
8529 Overview:
8530 """""""""
8531
8532 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8533 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8534
8535 Arguments:
8536 """"""""""
8537
8538 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8539
8540 Semantics:
8541 """"""""""
8542
8543 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8544 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8545 element to which the argument points. Calls to
8546 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8547 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8548 ``llvm.va_end``.
8549
8550 .. _int_va_copy:
8551
8552 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8554
8555 Syntax:
8556 """""""
8557
8558 ::
8559
8560       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8561
8562 Overview:
8563 """""""""
8564
8565 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8566 from the source argument list to the destination argument list.
8567
8568 Arguments:
8569 """"""""""
8570
8571 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8572 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8573
8574 Semantics:
8575 """"""""""
8576
8577 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8578 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8579 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8580 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8581 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8582
8583 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8584 --------------------------------------
8585
8586 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8587 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8588 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8589 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8590
8591 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8592 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8593 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8594 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8595 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8596 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8597
8598 Experimental Statepoint Intrinsics
8599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8600
8601 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8602 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
8603 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8604 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
8605 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8606 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
8607 described in :doc:`Statepoints`.
8608
8609 .. _int_gcroot:
8610
8611 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8612 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8613
8614 Syntax:
8615 """""""
8616
8617 ::
8618
8619       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8620
8621 Overview:
8622 """""""""
8623
8624 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8625 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8626
8627 Arguments:
8628 """"""""""
8629
8630 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8631 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8632 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8633 root.
8634
8635 Semantics:
8636 """"""""""
8637
8638 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8639 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8640 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8641 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8642 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8643
8644 .. _int_gcread:
8645
8646 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8648
8649 Syntax:
8650 """""""
8651
8652 ::
8653
8654       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8655
8656 Overview:
8657 """""""""
8658
8659 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8660 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8661 barriers.
8662
8663 Arguments:
8664 """"""""""
8665
8666 The second argument is the address to read from, which should be an
8667 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8668 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8669 runtime (otherwise null).
8670
8671 Semantics:
8672 """"""""""
8673
8674 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8675 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8676 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8677 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8678 algorithm <gc>`.
8679
8680 .. _int_gcwrite:
8681
8682 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8684
8685 Syntax:
8686 """""""
8687
8688 ::
8689
8690       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8691
8692 Overview:
8693 """""""""
8694
8695 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8696 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8697 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8698
8699 Arguments:
8700 """"""""""
8701
8702 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8703 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8704 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8705 object, Obj may be null.
8706
8707 Semantics:
8708 """"""""""
8709
8710 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8711 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8712 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8713 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8714 algorithm <gc>`.
8715
8716 Code Generator Intrinsics
8717 -------------------------
8718
8719 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8720 may only be implemented with code generator support.
8721
8722 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8724
8725 Syntax:
8726 """""""
8727
8728 ::
8729
8730       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8731
8732 Overview:
8733 """""""""
8734
8735 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8736 target-specific value indicating the return address of the current
8737 function or one of its callers.
8738
8739 Arguments:
8740 """"""""""
8741
8742 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8743 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8744 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8745 value.
8746
8747 Semantics:
8748 """"""""""
8749
8750 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8751 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8752 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8753 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8754 used for debugging purposes.
8755
8756 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8757 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8758 of the obvious source-language caller.
8759
8760 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8762
8763 Syntax:
8764 """""""
8765
8766 ::
8767
8768       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8769
8770 Overview:
8771 """""""""
8772
8773 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8774 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8775
8776 Arguments:
8777 """"""""""
8778
8779 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8780 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8781 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8782 value.
8783
8784 Semantics:
8785 """"""""""
8786
8787 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8788 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8789 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8790 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8791 used for debugging purposes.
8792
8793 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8794 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8795 of the obvious source-language caller.
8796
8797 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8798 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8799
8800 Syntax:
8801 """""""
8802
8803 ::
8804
8805       declare void @llvm.localescape(...)
8806       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8807
8808 Overview:
8809 """""""""
8810
8811 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8812 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8813 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8814 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8815
8816 Arguments:
8817 """"""""""
8818
8819 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8820 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8821 once, and it can only do so from the entry block.
8822
8823 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8824 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8825 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8826 other modules.
8827
8828 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8829 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8830 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8831 pointer in platform-specific ways.
8832
8833 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8834 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8835
8836 Semantics:
8837 """"""""""
8838
8839 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8840 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8841 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8842 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8843 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8844 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8845 '``llvm.localrecover``'.
8846
8847 .. _int_read_register:
8848 .. _int_write_register:
8849
8850 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8852
8853 Syntax:
8854 """""""
8855
8856 ::
8857
8858       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8859       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8860       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8861       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8862       !0 = !{!"sp\00"}
8863
8864 Overview:
8865 """""""""
8866
8867 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8868 provides access to the named register. The register must be valid on
8869 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8870 with the register being read.
8871
8872 Semantics:
8873 """"""""""
8874
8875 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8876 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8877 the current value of the register, where possible.
8878
8879 This is useful to implement named register global variables that need
8880 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8881 bare-metal programs including OS kernels.
8882
8883 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8884 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8885 allocatable registers are not supported.
8886
8887 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8888 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8889 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8890 registers.
8891
8892 .. _int_stacksave:
8893
8894 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8895 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8896
8897 Syntax:
8898 """""""
8899
8900 ::
8901
8902       declare i8* @llvm.stacksave()
8903
8904 Overview:
8905 """""""""
8906
8907 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8908 of the function stack, for use with
8909 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8910 implementing language features like scoped automatic variable sized
8911 arrays in C99.
8912
8913 Semantics:
8914 """"""""""
8915
8916 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8917 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8918 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8919 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8920 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8921 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8922 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8923
8924 .. _int_stackrestore:
8925
8926 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8927 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8928
8929 Syntax:
8930 """""""
8931
8932 ::
8933
8934       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8935
8936 Overview:
8937 """""""""
8938
8939 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8940 the function stack to the state it was in when the corresponding
8941 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8942 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8943 sized arrays in C99.
8944
8945 Semantics:
8946 """"""""""
8947
8948 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8949
8950 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8952
8953 Syntax:
8954 """""""
8955
8956 ::
8957
8958       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8959
8960 Overview:
8961 """""""""
8962
8963 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8964 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
8965 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
8966 its performance characteristics.
8967
8968 Arguments:
8969 """"""""""
8970
8971 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
8972 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
8973 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
8974 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
8975 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
8976 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
8977 arguments must be constant integers.
8978
8979 Semantics:
8980 """"""""""
8981
8982 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
8983 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
8984 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
8985 the processor cache for better performance.
8986
8987 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
8988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8989
8990 Syntax:
8991 """""""
8992
8993 ::
8994
8995       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
8996
8997 Overview:
8998 """""""""
8999
9000 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9001 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9002 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9003 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9004 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9005 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9006 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9007 allow correlations of simulation runs.
9008
9009 Arguments:
9010 """"""""""
9011
9012 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9013
9014 Semantics:
9015 """"""""""
9016
9017 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9018 that do not support this intrinsic may ignore it.
9019
9020 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9021 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9022
9023 Syntax:
9024 """""""
9025
9026 ::
9027
9028       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9029
9030 Overview:
9031 """""""""
9032
9033 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9034 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9035 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9036 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9037 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9038 timings.
9039
9040 Semantics:
9041 """"""""""
9042
9043 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9044 memory. Implementations are allowed to either return a application
9045 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9046 is lowered to a constant 0.
9047
9048 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9049 running at and the host platform.
9050
9051 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9053
9054 Syntax:
9055 """""""
9056
9057 ::
9058
9059       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9060
9061 Overview:
9062 """""""""
9063
9064 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9065 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9066 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9067 flushes the instruction cache.
9068
9069 Semantics:
9070 """"""""""
9071
9072 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9073 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9074 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9075 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9076 privileges.
9077
9078 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9079 time library.
9080
9081 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9082 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9083
9084 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9085 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9086
9087 Syntax:
9088 """""""
9089
9090 ::
9091
9092       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9093                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9094
9095 Overview:
9096 """""""""
9097
9098 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9099 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9100 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9101 program at runtime.
9102
9103 Arguments:
9104 """"""""""
9105
9106 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9107 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9108 (mangled) function name for a set of counters.
9109
9110 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9111 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9112 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9113 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9114 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9115
9116 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9117 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9118
9119 Semantics:
9120 """"""""""
9121
9122 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9123 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9124 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9125 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9126 the ``llvm-profdata`` tool.
9127
9128 Standard C Library Intrinsics
9129 -----------------------------
9130
9131 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9132 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9133 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9134 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9135
9136 .. _int_memcpy:
9137
9138 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9140
9141 Syntax:
9142 """""""
9143
9144 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9145 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9146 support all bit widths however.
9147
9148 ::
9149
9150       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9151                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9152       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9153                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9154
9155 Overview:
9156 """""""""
9157
9158 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9159 source location to the destination location.
9160
9161 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9162 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9163 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9164
9165 Arguments:
9166 """"""""""
9167
9168 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9169 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9170 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9171 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9172 boolean indicating a volatile access.
9173
9174 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9175 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9176 are aligned to that boundary.
9177
9178 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9179 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9180 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9181
9182 Semantics:
9183 """"""""""
9184
9185 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9186 source location to the destination location, which are not allowed to
9187 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9188 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9189 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9190
9191 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9193
9194 Syntax:
9195 """""""
9196
9197 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9198 bit width and for different address space. Not all targets support all
9199 bit widths however.
9200
9201 ::
9202
9203       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9204                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9205       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9206                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9207
9208 Overview:
9209 """""""""
9210
9211 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9212 source location to the destination location. It is similar to the
9213 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9214 overlap.
9215
9216 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9217 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9218 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9219
9220 Arguments:
9221 """"""""""
9222
9223 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9224 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9225 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9226 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9227 boolean indicating a volatile access.
9228
9229 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9230 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9231 aligned to that boundary.
9232
9233 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9234 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9235 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9236
9237 Semantics:
9238 """"""""""
9239
9240 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9241 source location to the destination location, which may overlap. It
9242 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9243 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9244 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9245
9246 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9247 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9248
9249 Syntax:
9250 """""""
9251
9252 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9253 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9254 support all bit widths.
9255
9256 ::
9257
9258       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9259                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9260       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9261                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9262
9263 Overview:
9264 """""""""
9265
9266 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9267 particular byte value.
9268
9269 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9270 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9271 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9272
9273 Arguments:
9274 """"""""""
9275
9276 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9277 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9278 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9279 argument is the known alignment of the destination location.
9280
9281 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9282 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9283 that boundary.
9284
9285 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9286 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9287 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9288
9289 Semantics:
9290 """"""""""
9291
9292 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9293 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9294 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9295 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9296
9297 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9299
9300 Syntax:
9301 """""""
9302
9303 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9304 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9305 all types however.
9306
9307 ::
9308
9309       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9310       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9311       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9312       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9313       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9314
9315 Overview:
9316 """""""""
9317
9318 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9319 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9320 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9321 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9322 because there is no need to worry about errno being set).
9323 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9324
9325 Arguments:
9326 """"""""""
9327
9328 The argument and return value are floating point numbers of the same
9329 type.
9330
9331 Semantics:
9332 """"""""""
9333
9334 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9335 nonnegative floating point number.
9336
9337 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9338 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9339
9340 Syntax:
9341 """""""
9342
9343 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9344 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9345 all types however.
9346
9347 ::
9348
9349       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9350       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9351       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9352       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9353       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9354
9355 Overview:
9356 """""""""
9357
9358 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9359 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9360 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9361 used, the second argument remains a scalar integer value.
9362
9363 Arguments:
9364 """"""""""
9365
9366 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9367 raise to that power.
9368
9369 Semantics:
9370 """"""""""
9371
9372 This function returns the first value raised to the second power with an
9373 unspecified sequence of rounding operations.
9374
9375 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9377
9378 Syntax:
9379 """""""
9380
9381 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9382 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9383 all types however.
9384
9385 ::
9386
9387       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9388       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9389       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9390       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9391       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9392
9393 Overview:
9394 """""""""
9395
9396 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9397
9398 Arguments:
9399 """"""""""
9400
9401 The argument and return value are floating point numbers of the same
9402 type.
9403
9404 Semantics:
9405 """"""""""
9406
9407 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9408 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9409 conditions in the same way.
9410
9411 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9413
9414 Syntax:
9415 """""""
9416
9417 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9418 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9419 all types however.
9420
9421 ::
9422
9423       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9424       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9425       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9426       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9427       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9428
9429 Overview:
9430 """""""""
9431
9432 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9433
9434 Arguments:
9435 """"""""""
9436
9437 The argument and return value are floating point numbers of the same
9438 type.
9439
9440 Semantics:
9441 """"""""""
9442
9443 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9444 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9445 conditions in the same way.
9446
9447 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9449
9450 Syntax:
9451 """""""
9452
9453 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9454 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9455 all types however.
9456
9457 ::
9458
9459       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9460       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9461       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9462       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9463       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9464
9465 Overview:
9466 """""""""
9467
9468 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9469 specified (positive or negative) power.
9470
9471 Arguments:
9472 """"""""""
9473
9474 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9475 to raise to that power.
9476
9477 Semantics:
9478 """"""""""
9479
9480 This function returns the first value raised to the second power,
9481 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9482 handles error conditions in the same way.
9483
9484 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9486
9487 Syntax:
9488 """""""
9489
9490 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9491 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9492 all types however.
9493
9494 ::
9495
9496       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9497       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9498       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9499       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9500       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9501
9502 Overview:
9503 """""""""
9504
9505 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9506
9507 Arguments:
9508 """"""""""
9509
9510 The argument and return value are floating point numbers of the same
9511 type.
9512
9513 Semantics:
9514 """"""""""
9515
9516 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9517 would, and handles error conditions in the same way.
9518
9519 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9521
9522 Syntax:
9523 """""""
9524
9525 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9526 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9527 all types however.
9528
9529 ::
9530
9531       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9532       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9533       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9534       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9535       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9536
9537 Overview:
9538 """""""""
9539
9540 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9541
9542 Arguments:
9543 """"""""""
9544
9545 The argument and return value are floating point numbers of the same
9546 type.
9547
9548 Semantics:
9549 """"""""""
9550
9551 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9552 would, and handles error conditions in the same way.
9553
9554 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9556
9557 Syntax:
9558 """""""
9559
9560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9561 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9562 all types however.
9563
9564 ::
9565
9566       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9567       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9568       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9569       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9570       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9571
9572 Overview:
9573 """""""""
9574
9575 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
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 ``log`` functions
9587 would, and handles error conditions in the same way.
9588
9589 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9591
9592 Syntax:
9593 """""""
9594
9595 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` 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.log10.f32(float  %Val)
9602       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9603       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9604       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9605       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9606
9607 Overview:
9608 """""""""
9609
9610 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9611
9612 Arguments:
9613 """"""""""
9614
9615 The argument and return value are floating point numbers of the same
9616 type.
9617
9618 Semantics:
9619 """"""""""
9620
9621 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9622 would, and handles error conditions in the same way.
9623
9624 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9626
9627 Syntax:
9628 """""""
9629
9630 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9631 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9632 all types however.
9633
9634 ::
9635
9636       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9637       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9638       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9639       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9640       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9641
9642 Overview:
9643 """""""""
9644
9645 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9646
9647 Arguments:
9648 """"""""""
9649
9650 The argument and return value are floating point numbers of the same
9651 type.
9652
9653 Semantics:
9654 """"""""""
9655
9656 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9657 would, and handles error conditions in the same way.
9658
9659 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9661
9662 Syntax:
9663 """""""
9664
9665 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9666 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9667 all types however.
9668
9669 ::
9670
9671       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9672       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9673       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9674       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9675       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9676
9677 Overview:
9678 """""""""
9679
9680 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9681 operation.
9682
9683 Arguments:
9684 """"""""""
9685
9686 The argument and return value are floating point numbers of the same
9687 type.
9688
9689 Semantics:
9690 """"""""""
9691
9692 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9693 would, and does not set errno.
9694
9695 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9697
9698 Syntax:
9699 """""""
9700
9701 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9702 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9703 all types however.
9704
9705 ::
9706
9707       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9708       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9709       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9710       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9711       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9712
9713 Overview:
9714 """""""""
9715
9716 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9717 operand.
9718
9719 Arguments:
9720 """"""""""
9721
9722 The argument and return value are floating point numbers of the same
9723 type.
9724
9725 Semantics:
9726 """"""""""
9727
9728 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9729 would, and handles error conditions in the same way.
9730
9731 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9733
9734 Syntax:
9735 """""""
9736
9737 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9738 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9739 all types however.
9740
9741 ::
9742
9743       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9744       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9745       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9746       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9747       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9748
9749 Overview:
9750 """""""""
9751
9752 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9753 arguments.
9754
9755
9756 Arguments:
9757 """"""""""
9758
9759 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9760 type.
9761
9762 Semantics:
9763 """"""""""
9764
9765 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9766 fmin.
9767
9768 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9769 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9770 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9771 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9772
9773 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9775
9776 Syntax:
9777 """""""
9778
9779 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9780 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9781 all types however.
9782
9783 ::
9784
9785       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9786       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9787       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9788       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9789       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9790
9791 Overview:
9792 """""""""
9793
9794 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9795 arguments.
9796
9797
9798 Arguments:
9799 """"""""""
9800
9801 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9802 type.
9803
9804 Semantics:
9805 """"""""""
9806 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9807 fmax.
9808
9809 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9810 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9811 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9812 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9813
9814 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9815 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9816
9817 Syntax:
9818 """""""
9819
9820 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9821 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9822 all types however.
9823
9824 ::
9825
9826       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9827       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9828       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9829       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9830       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9831
9832 Overview:
9833 """""""""
9834
9835 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9836 first operand and the sign of the second operand.
9837
9838 Arguments:
9839 """"""""""
9840
9841 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9842 type.
9843
9844 Semantics:
9845 """"""""""
9846
9847 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9848 functions would, and handles error conditions in the same way.
9849
9850 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9851 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9852
9853 Syntax:
9854 """""""
9855
9856 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9857 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9858 all types however.
9859
9860 ::
9861
9862       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9863       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9864       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9865       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9866       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9867
9868 Overview:
9869 """""""""
9870
9871 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9872
9873 Arguments:
9874 """"""""""
9875
9876 The argument and return value are floating point numbers of the same
9877 type.
9878
9879 Semantics:
9880 """"""""""
9881
9882 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9883 would, and handles error conditions in the same way.
9884
9885 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9887
9888 Syntax:
9889 """""""
9890
9891 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9892 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9893 all types however.
9894
9895 ::
9896
9897       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9898       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9899       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9900       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9901       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9902
9903 Overview:
9904 """""""""
9905
9906 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9907
9908 Arguments:
9909 """"""""""
9910
9911 The argument and return value are floating point numbers of the same
9912 type.
9913
9914 Semantics:
9915 """"""""""
9916
9917 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9918 would, and handles error conditions in the same way.
9919
9920 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9922
9923 Syntax:
9924 """""""
9925
9926 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9927 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9928 all types however.
9929
9930 ::
9931
9932       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9933       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9934       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9935       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9936       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9937
9938 Overview:
9939 """""""""
9940
9941 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9942 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9943
9944 Arguments:
9945 """"""""""
9946
9947 The argument and return value are floating point numbers of the same
9948 type.
9949
9950 Semantics:
9951 """"""""""
9952
9953 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9954 would, and handles error conditions in the same way.
9955
9956 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9957 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9958
9959 Syntax:
9960 """""""
9961
9962 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9963 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9964 all types however.
9965
9966 ::
9967
9968       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
9969       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
9970       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
9971       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
9972       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9973
9974 Overview:
9975 """""""""
9976
9977 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9978 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
9979 operand isn't an integer.
9980
9981 Arguments:
9982 """"""""""
9983
9984 The argument and return value are floating point numbers of the same
9985 type.
9986
9987 Semantics:
9988 """"""""""
9989
9990 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
9991 would, and handles error conditions in the same way.
9992
9993 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
9994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9995
9996 Syntax:
9997 """""""
9998
9999 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10000 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10001 all types however.
10002
10003 ::
10004
10005       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10006       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10007       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10008       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10009       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10010
10011 Overview:
10012 """""""""
10013
10014 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10015 nearest integer.
10016
10017 Arguments:
10018 """"""""""
10019
10020 The argument and return value are floating point numbers of the same
10021 type.
10022
10023 Semantics:
10024 """"""""""
10025
10026 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10027 functions would, and handles error conditions in the same way.
10028
10029 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10031
10032 Syntax:
10033 """""""
10034
10035 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10036 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10037 all types however.
10038
10039 ::
10040
10041       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10042       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10043       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10044       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10045       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10046
10047 Overview:
10048 """""""""
10049
10050 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10051 nearest integer.
10052
10053 Arguments:
10054 """"""""""
10055
10056 The argument and return value are floating point numbers of the same
10057 type.
10058
10059 Semantics:
10060 """"""""""
10061
10062 This function returns the same values as the libm ``round``
10063 functions would, and handles error conditions in the same way.
10064
10065 Bit Manipulation Intrinsics
10066 ---------------------------
10067
10068 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10069 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10070
10071 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10073
10074 Syntax:
10075 """""""
10076
10077 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10078 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10079
10080 ::
10081
10082       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10083       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10084       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10085
10086 Overview:
10087 """""""""
10088
10089 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10090 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10091 These are useful for performing operations on data that is not in the
10092 target's native byte order.
10093
10094 Semantics:
10095 """"""""""
10096
10097 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10098 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10099 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10100 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10101 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10102 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10103 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10104 respectively).
10105
10106 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10108
10109 Syntax:
10110 """""""
10111
10112 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10113 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10114 support all bit widths or vector types, however.
10115
10116 ::
10117
10118       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10119       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10120       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10121       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10122       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10123       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10124
10125 Overview:
10126 """""""""
10127
10128 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10129 in a value.
10130
10131 Arguments:
10132 """"""""""
10133
10134 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10135 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10136 match the argument type.
10137
10138 Semantics:
10139 """"""""""
10140
10141 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10142 each element of a vector.
10143
10144 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10146
10147 Syntax:
10148 """""""
10149
10150 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10151 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10152 targets support all bit widths or vector types, however.
10153
10154 ::
10155
10156       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10157       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10158       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10159       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10160       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10161       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10162
10163 Overview:
10164 """""""""
10165
10166 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10167 leading zeros in a variable.
10168
10169 Arguments:
10170 """"""""""
10171
10172 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10173 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10174 type must match the first argument type.
10175
10176 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10177 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10178 defined result. Historically some architectures did not provide a
10179 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10180 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10181
10182 Semantics:
10183 """"""""""
10184
10185 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10186 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10187 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10188 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10189 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10190
10191 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10192 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10193
10194 Syntax:
10195 """""""
10196
10197 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10198 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10199 support all bit widths or vector types, however.
10200
10201 ::
10202
10203       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10204       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10205       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10206       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10207       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10208       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10209
10210 Overview:
10211 """""""""
10212
10213 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10214 trailing zeros.
10215
10216 Arguments:
10217 """"""""""
10218
10219 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10220 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10221 type must match the first argument type.
10222
10223 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10224 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10225 defined result. Historically some architectures did not provide a
10226 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10227 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10228
10229 Semantics:
10230 """"""""""
10231
10232 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10233 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10234 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10235 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10236 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10237
10238 .. _int_overflow:
10239
10240 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10241 -----------------------------------
10242
10243 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10244
10245 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10247
10248 Syntax:
10249 """""""
10250
10251 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10252 on any integer bit width.
10253
10254 ::
10255
10256       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10257       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10258       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10259
10260 Overview:
10261 """""""""
10262
10263 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10264 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10265 occurred during the signed summation.
10266
10267 Arguments:
10268 """"""""""
10269
10270 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10271 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10272 bit width. The second element of the result structure must be of type
10273 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10274 addition.
10275
10276 Semantics:
10277 """"""""""
10278
10279 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10280 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10281 first element of which is the signed summation, and the second element
10282 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10283 overflow.
10284
10285 Examples:
10286 """""""""
10287
10288 .. code-block:: llvm
10289
10290       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10291       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10292       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10293       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10294
10295 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10297
10298 Syntax:
10299 """""""
10300
10301 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10302 on any integer bit width.
10303
10304 ::
10305
10306       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10307       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10308       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10309
10310 Overview:
10311 """""""""
10312
10313 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10314 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10315 occurred during the unsigned summation.
10316
10317 Arguments:
10318 """"""""""
10319
10320 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10321 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10322 bit width. The second element of the result structure must be of type
10323 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10324 addition.
10325
10326 Semantics:
10327 """"""""""
10328
10329 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10330 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10331 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10332 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10333
10334 Examples:
10335 """""""""
10336
10337 .. code-block:: llvm
10338
10339       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10340       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10341       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10342       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10343
10344 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10346
10347 Syntax:
10348 """""""
10349
10350 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10351 on any integer bit width.
10352
10353 ::
10354
10355       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10356       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10357       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10358
10359 Overview:
10360 """""""""
10361
10362 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10363 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10364 overflow occurred during the signed subtraction.
10365
10366 Arguments:
10367 """"""""""
10368
10369 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10370 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10371 bit width. The second element of the result structure must be of type
10372 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10373 subtraction.
10374
10375 Semantics:
10376 """"""""""
10377
10378 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10379 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10380 first element of which is the subtraction, and the second element of
10381 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10382 overflow.
10383
10384 Examples:
10385 """""""""
10386
10387 .. code-block:: llvm
10388
10389       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10390       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10391       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10392       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10393
10394 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10396
10397 Syntax:
10398 """""""
10399
10400 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10401 on any integer bit width.
10402
10403 ::
10404
10405       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10406       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10407       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10408
10409 Overview:
10410 """""""""
10411
10412 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10413 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10414 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10415
10416 Arguments:
10417 """"""""""
10418
10419 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10420 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10421 bit width. The second element of the result structure must be of type
10422 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10423 subtraction.
10424
10425 Semantics:
10426 """"""""""
10427
10428 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10429 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10430 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10431 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10432 overflow.
10433
10434 Examples:
10435 """""""""
10436
10437 .. code-block:: llvm
10438
10439       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10440       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10441       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10442       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10443
10444 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10446
10447 Syntax:
10448 """""""
10449
10450 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10451 on any integer bit width.
10452
10453 ::
10454
10455       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10456       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10457       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10458
10459 Overview:
10460 """""""""
10461
10462 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10463 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10464 overflow occurred during the signed multiplication.
10465
10466 Arguments:
10467 """"""""""
10468
10469 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10470 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10471 bit width. The second element of the result structure must be of type
10472 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10473 multiplication.
10474
10475 Semantics:
10476 """"""""""
10477
10478 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10479 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10480 the first element of which is the multiplication, and the second element
10481 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10482 overflow.
10483
10484 Examples:
10485 """""""""
10486
10487 .. code-block:: llvm
10488
10489       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10490       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10491       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10492       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10493
10494 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10496
10497 Syntax:
10498 """""""
10499
10500 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10501 on any integer bit width.
10502
10503 ::
10504
10505       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10506       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10507       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10508
10509 Overview:
10510 """""""""
10511
10512 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10513 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10514 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10515
10516 Arguments:
10517 """"""""""
10518
10519 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10520 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10521 bit width. The second element of the result structure must be of type
10522 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10523 multiplication.
10524
10525 Semantics:
10526 """"""""""
10527
10528 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10529 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10530 the first element of which is the multiplication, and the second
10531 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10532 resulted in an overflow.
10533
10534 Examples:
10535 """""""""
10536
10537 .. code-block:: llvm
10538
10539       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10540       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10541       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10542       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10543
10544 Specialised Arithmetic Intrinsics
10545 ---------------------------------
10546
10547 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10548 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10549
10550 Syntax:
10551 """""""
10552
10553 ::
10554
10555       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10556       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10557
10558 Overview:
10559 """""""""
10560
10561 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10562 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10563 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10564 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10565 and add instructions.
10566
10567 Arguments:
10568 """"""""""
10569
10570 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10571 multiplicands, a and b, and an addend c.
10572
10573 Semantics:
10574 """"""""""
10575
10576 The expression:
10577
10578 ::
10579
10580       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10581
10582 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10583 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10584 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10585 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10586 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10587 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10588
10589 Examples:
10590 """""""""
10591
10592 .. code-block:: llvm
10593
10594       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10595
10596 Half Precision Floating Point Intrinsics
10597 ----------------------------------------
10598
10599 For most target platforms, half precision floating point is a
10600 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10601 but does not support computation in the format.
10602
10603 This means that code must first load the half-precision floating point
10604 value as an i16, then convert it to float with
10605 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10606 then be performed on the float value (including extending to double
10607 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10608 if needed, then converted to i16 with
10609 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10610 i16 value.
10611
10612 .. _int_convert_to_fp16:
10613
10614 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10615 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10616
10617 Syntax:
10618 """""""
10619
10620 ::
10621
10622       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10623       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10624
10625 Overview:
10626 """""""""
10627
10628 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10629 conventional floating point type to half precision floating point format.
10630
10631 Arguments:
10632 """"""""""
10633
10634 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10635 converted.
10636
10637 Semantics:
10638 """"""""""
10639
10640 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10641 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10642 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10643
10644 Examples:
10645 """""""""
10646
10647 .. code-block:: llvm
10648
10649       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10650       store i16 %res, i16* @x, align 2
10651
10652 .. _int_convert_from_fp16:
10653
10654 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10655 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10656
10657 Syntax:
10658 """""""
10659
10660 ::
10661
10662       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10663       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10664
10665 Overview:
10666 """""""""
10667
10668 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10669 conversion from half precision floating point format to single precision
10670 floating point format.
10671
10672 Arguments:
10673 """"""""""
10674
10675 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10676 converted.
10677
10678 Semantics:
10679 """"""""""
10680
10681 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10682 conversion from half single precision floating point format to single
10683 precision floating point format. The input half-float value is
10684 represented by an ``i16`` value.
10685
10686 Examples:
10687 """""""""
10688
10689 .. code-block:: llvm
10690
10691       %a = load i16, i16* @x, align 2
10692       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10693
10694 .. _dbg_intrinsics:
10695
10696 Debugger Intrinsics
10697 -------------------
10698
10699 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10700 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10701 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10702 document.
10703
10704 Exception Handling Intrinsics
10705 -----------------------------
10706
10707 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10708 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10709 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10710
10711 .. _int_trampoline:
10712
10713 Trampoline Intrinsics
10714 ---------------------
10715
10716 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10717 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10718 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10719 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10720 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10721 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10722 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10723 extension.
10724
10725 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10726 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10727 It can be created as follows:
10728
10729 .. code-block:: llvm
10730
10731       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10732       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10733       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10734       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10735       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10736
10737 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10738 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10739
10740 .. _int_it:
10741
10742 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10743 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10744
10745 Syntax:
10746 """""""
10747
10748 ::
10749
10750       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10751
10752 Overview:
10753 """""""""
10754
10755 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10756 turning it into a trampoline.
10757
10758 Arguments:
10759 """"""""""
10760
10761 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10762 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10763 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10764 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10765 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10766 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10767 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10768 bitcast to an ``i8*``.
10769
10770 Semantics:
10771 """"""""""
10772
10773 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10774 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10775 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10776 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10777 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10778 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10779 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10780 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10781 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10782 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10783 modified, then the effect of any later call to the returned function
10784 pointer is undefined.
10785
10786 .. _int_at:
10787
10788 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10789 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10790
10791 Syntax:
10792 """""""
10793
10794 ::
10795
10796       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10797
10798 Overview:
10799 """""""""
10800
10801 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10802 a trampoline (passed as ``tramp``).
10803
10804 Arguments:
10805 """"""""""
10806
10807 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10808 code filled in by a previous call to
10809 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10810
10811 Semantics:
10812 """"""""""
10813
10814 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10815 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10816 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10817 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10818 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10819
10820 .. _int_mload_mstore:
10821
10822 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10823 ---------------------------------------
10824
10825 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.
10826
10827 .. _int_mload:
10828
10829 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10830 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10831
10832 Syntax:
10833 """""""
10834 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10835
10836 ::
10837
10838       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10839       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10840
10841 Overview:
10842 """""""""
10843
10844 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.
10845
10846
10847 Arguments:
10848 """"""""""
10849
10850 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.
10851
10852
10853 Semantics:
10854 """"""""""
10855
10856 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.
10857 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.
10858
10859
10860 ::
10861
10862        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
10863
10864        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
10865        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10866        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
10867
10868 .. _int_mstore:
10869
10870 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
10871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10872
10873 Syntax:
10874 """""""
10875 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
10876
10877 ::
10878
10879        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10880        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10881
10882 Overview:
10883 """""""""
10884
10885 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.
10886
10887 Arguments:
10888 """"""""""
10889
10890 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.
10891
10892
10893 Semantics:
10894 """"""""""
10895
10896 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.
10897 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.
10898
10899 ::
10900
10901        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
10902
10903        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
10904        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10905        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
10906        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
10907
10908
10909 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
10910 -------------------------------------------
10911
10912 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.
10913
10914 .. _int_mgather:
10915
10916 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
10917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10918
10919 Syntax:
10920 """""""
10921 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.
10922
10923 ::
10924
10925       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10926       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10927
10928 Overview:
10929 """""""""
10930
10931 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.
10932
10933
10934 Arguments:
10935 """"""""""
10936
10937 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.
10938
10939
10940 Semantics:
10941 """"""""""
10942
10943 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.
10944 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.
10945
10946
10947 ::
10948
10949        %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>)
10950
10951        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
10952        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
10953        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
10954        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
10955        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
10956
10957        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
10958        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
10959        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
10960        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
10961
10962        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
10963        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
10964        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
10965        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
10966
10967 .. _int_mscatter:
10968
10969 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
10970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10971
10972 Syntax:
10973 """""""
10974 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.
10975
10976 ::
10977
10978        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10979        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10980
10981 Overview:
10982 """""""""
10983
10984 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.
10985
10986 Arguments:
10987 """"""""""
10988
10989 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.
10990
10991
10992 Semantics:
10993 """"""""""
10994
10995 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.
10996
10997 ::
10998
10999        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11000        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11001
11002        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11003        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11004        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11005        ..
11006        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11007        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11008        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11009        ..
11010        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11011        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11012        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11013        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11014        ..
11015        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11016
11017
11018 Memory Use Markers
11019 ------------------
11020
11021 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11022 memory objects and ranges where variables are immutable.
11023
11024 .. _int_lifestart:
11025
11026 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11028
11029 Syntax:
11030 """""""
11031
11032 ::
11033
11034       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11035
11036 Overview:
11037 """""""""
11038
11039 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11040 object's lifetime.
11041
11042 Arguments:
11043 """"""""""
11044
11045 The first argument is a constant integer representing the size of the
11046 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11047 to the object.
11048
11049 Semantics:
11050 """"""""""
11051
11052 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11053 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11054 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11055 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11056
11057 .. _int_lifeend:
11058
11059 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11060 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11061
11062 Syntax:
11063 """""""
11064
11065 ::
11066
11067       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11068
11069 Overview:
11070 """""""""
11071
11072 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11073 object's lifetime.
11074
11075 Arguments:
11076 """"""""""
11077
11078 The first argument is a constant integer representing the size of the
11079 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11080 to the object.
11081
11082 Semantics:
11083 """"""""""
11084
11085 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11086 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11087 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11088 object following this intrinsic may be removed as dead.
11089
11090 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11092
11093 Syntax:
11094 """""""
11095
11096 ::
11097
11098       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11099
11100 Overview:
11101 """""""""
11102
11103 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11104 a memory object will not change.
11105
11106 Arguments:
11107 """"""""""
11108
11109 The first argument is a constant integer representing the size of the
11110 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11111 to the object.
11112
11113 Semantics:
11114 """"""""""
11115
11116 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11117 the return value, the referenced memory location is constant and
11118 unchanging.
11119
11120 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11121 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11122
11123 Syntax:
11124 """""""
11125
11126 ::
11127
11128       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11129
11130 Overview:
11131 """""""""
11132
11133 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11134 memory object are mutable.
11135
11136 Arguments:
11137 """"""""""
11138
11139 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11140 The second argument is a constant integer representing the size of the
11141 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11142 pointer to the object.
11143
11144 Semantics:
11145 """"""""""
11146
11147 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11148
11149 General Intrinsics
11150 ------------------
11151
11152 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11153 purpose.
11154
11155 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11157
11158 Syntax:
11159 """""""
11160
11161 ::
11162
11163       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11164
11165 Overview:
11166 """""""""
11167
11168 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11169
11170 Arguments:
11171 """"""""""
11172
11173 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11174 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11175 source file name, and the last argument is the line number.
11176
11177 Semantics:
11178 """"""""""
11179
11180 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11181 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11182 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11183 ignored by code generation and optimization.
11184
11185 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11187
11188 Syntax:
11189 """""""
11190
11191 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11192 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11193 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11194 '``0``'.
11195
11196 ::
11197
11198       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11199       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11200       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11201       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11202       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11203
11204 Overview:
11205 """""""""
11206
11207 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11208
11209 Arguments:
11210 """"""""""
11211
11212 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11213 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11214 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11215 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11216
11217 Semantics:
11218 """"""""""
11219
11220 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11221 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11222 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11223 generation and optimization.
11224
11225 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11227
11228 Syntax:
11229 """""""
11230
11231 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11232 any integer bit width.
11233
11234 ::
11235
11236       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11237       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11238       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11239       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11240       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11241
11242 Overview:
11243 """""""""
11244
11245 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11246
11247 Arguments:
11248 """"""""""
11249
11250 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11251 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11252 global string which is the source file name, and the last argument is
11253 the line number. It returns the value of the first argument.
11254
11255 Semantics:
11256 """"""""""
11257
11258 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11259 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11260 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11261 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11262
11263 '``llvm.trap``' Intrinsic
11264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11265
11266 Syntax:
11267 """""""
11268
11269 ::
11270
11271       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11272
11273 Overview:
11274 """""""""
11275
11276 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11277
11278 Arguments:
11279 """"""""""
11280
11281 None.
11282
11283 Semantics:
11284 """"""""""
11285
11286 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11287 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11288 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11289
11290 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11291 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11292
11293 Syntax:
11294 """""""
11295
11296 ::
11297
11298       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11299
11300 Overview:
11301 """""""""
11302
11303 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11304
11305 Arguments:
11306 """"""""""
11307
11308 None.
11309
11310 Semantics:
11311 """"""""""
11312
11313 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11314 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11315 debugger.
11316
11317 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11318 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11319
11320 Syntax:
11321 """""""
11322
11323 ::
11324
11325       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11326
11327 Overview:
11328 """""""""
11329
11330 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11331 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11332 is placed on the stack before local variables.
11333
11334 Arguments:
11335 """"""""""
11336
11337 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11338 The first argument is the value loaded from the stack guard
11339 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11340 enough space to hold the value of the guard.
11341
11342 Semantics:
11343 """"""""""
11344
11345 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11346 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11347 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11348 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11349 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11350 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11351 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11352
11353 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11355
11356 Syntax:
11357 """""""
11358
11359 ::
11360
11361       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11362
11363 Overview:
11364 """""""""
11365
11366 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11367 created stack protector and if they are not equal calls the
11368 ``__stack_chk_fail()`` function.
11369
11370 Arguments:
11371 """"""""""
11372
11373 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11374 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11375
11376 Semantics:
11377 """"""""""
11378
11379 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11380 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11381 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11382
11383 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11384 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11385 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11386 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11387 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11388 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11389 codegen after the tail call decision has occurred.
11390
11391 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11393
11394 Syntax:
11395 """""""
11396
11397 ::
11398
11399       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11400       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11401
11402 Overview:
11403 """""""""
11404
11405 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11406 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11407 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11408 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11409 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11410 other object.
11411
11412 Arguments:
11413 """"""""""
11414
11415 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11416 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11417 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11418 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11419 only accepts constants.
11420
11421 Semantics:
11422 """"""""""
11423
11424 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11425 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11426 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11427 on the ``min`` argument).
11428
11429 '``llvm.expect``' Intrinsic
11430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11431
11432 Syntax:
11433 """""""
11434
11435 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11436 integer bit width.
11437
11438 ::
11439
11440       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11441       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11442       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11443
11444 Overview:
11445 """""""""
11446
11447 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11448 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11449
11450 Arguments:
11451 """"""""""
11452
11453 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11454 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11455 constant value, variables are not allowed.
11456
11457 Semantics:
11458 """"""""""
11459
11460 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11461
11462 .. _int_assume:
11463
11464 '``llvm.assume``' Intrinsic
11465 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11466
11467 Syntax:
11468 """""""
11469
11470 ::
11471
11472       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11473
11474 Overview:
11475 """""""""
11476
11477 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11478 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11479 of the code.
11480
11481 Arguments:
11482 """"""""""
11483
11484 The condition which the optimizer may assume is always true.
11485
11486 Semantics:
11487 """"""""""
11488
11489 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11490 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11491 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11492 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11493 violated during execution, the behavior is undefined.
11494
11495 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11496 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11497 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11498 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11499 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11500 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11501 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11502 optimizer.
11503
11504 .. _bitset.test:
11505
11506 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11508
11509 Syntax:
11510 """""""
11511
11512 ::
11513
11514       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11515
11516
11517 Arguments:
11518 """"""""""
11519
11520 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11521 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11522
11523 Overview:
11524 """""""""
11525
11526 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11527 member of the given bitset.
11528
11529 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11531
11532 Syntax:
11533 """""""
11534
11535 ::
11536
11537       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11538
11539 Overview:
11540 """""""""
11541
11542 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11543 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11544 with an invoke instruction.
11545
11546 Arguments:
11547 """"""""""
11548
11549 None.
11550
11551 Semantics:
11552 """"""""""
11553
11554 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11555 by codegen.
11556
11557 Stack Map Intrinsics
11558 --------------------
11559
11560 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11561 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11562 are described in :doc:`StackMaps`.