New EH representation for MSVC compatibility
[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 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of a identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer.  This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR.  This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time.  All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1223     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1224     original position in the program, where control equivalence is defined as
1225     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1226 ``inlinehint``
1227     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1228     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1229     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1230     inliner.
1231 ``jumptable``
1232     This attribute indicates that the function should be added to a
1233     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1234     references to this function should be replaced with a reference to the
1235     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1236     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1237     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1238     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1239 ``minsize``
1240     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1241     passes make choices that keep the code size of this function as small
1242     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1243     performance in order to minimize the size of the generated code.
1244 ``naked``
1245     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1246     function. This can have very system-specific consequences.
1247 ``nobuiltin``
1248     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1249     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1250     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1251     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1252     and on function declarations and definitions.
1253 ``noduplicate``
1254     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1255     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1256     within its parent function, but may not be duplicated within
1257     its parent function.
1258
1259     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1260     be an inlining candidate, provided that the call is not
1261     duplicated by inlining. That implies that the function has
1262     internal linkage and only has one call site, so the original
1263     call is dead after inlining.
1264 ``noimplicitfloat``
1265     This attributes disables implicit floating point instructions.
1266 ``noinline``
1267     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1268     function in any situation. This attribute may not be used together
1269     with the ``alwaysinline`` attribute.
1270 ``nonlazybind``
1271     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1272     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1273     startup time if the function is not called during program startup.
1274 ``noredzone``
1275     This attribute indicates that the code generator should not use a
1276     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1277 ``noreturn``
1278     This function attribute indicates that the function never returns
1279     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1280     function ever does dynamically return.
1281 ``nounwind``
1282     This function attribute indicates that the function never raises an
1283     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1284     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1285     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1286     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1287     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1288 ``optnone``
1289     This function attribute indicates that the function is not optimized
1290     by any optimization or code generator passes with the
1291     exception of interprocedural optimization passes.
1292     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1293     attribute; this attribute is also incompatible
1294     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1295
1296     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1297     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1298     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1299     candidates for inlining into the body of this function.
1300 ``optsize``
1301     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1302     passes make choices that keep the code size of this function low,
1303     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1304     long as they do not significantly impact runtime performance.
1305 ``readnone``
1306     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1307     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1308     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1309     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1310     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1311     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1312     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1313     the ``C++`` exception throwing methods.
1314
1315     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1316     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1317     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1318 ``readonly``
1319     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1320     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1321     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1322     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1323     state that may be set in the caller. A readonly function always
1324     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1325     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1326     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1327     methods.
1328
1329     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1330     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1331     the pointer points to.
1332 ``argmemonly``
1333     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1334     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1335     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1336     function can refer to memory only using pointers based on its function
1337     arguments.
1338     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1339     in order to specify that function reads only from its arguments.
1340 ``returns_twice``
1341     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1342     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1343     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1344     functions.
1345 ``safestack``
1346     This attribute indicates that
1347     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1348     protection is enabled for this function.
1349
1350     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1351     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1352     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1353     function will have a ``safestack`` attribute.
1354 ``sanitize_address``
1355     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1356     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_memory``
1358     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1359     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_thread``
1361     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1362     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1363 ``ssp``
1364     This attribute indicates that the function should emit a stack
1365     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1366     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1367     return from the function to see if it has been overwritten. A
1368     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1369     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1372     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1373     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1374       ``ssp-buffer-size``.
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
1379     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1380     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1381     function will have an ``ssp`` attribute.
1382 ``sspreq``
1383     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1384     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1385     attribute.
1386
1387     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1388     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1389     The specific layout rules are:
1390
1391     #. Large arrays and structures containing large arrays
1392        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1393     #. Small arrays and structures containing small arrays
1394        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1395     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1396        protector.
1397
1398     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1399     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1400     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1401     an ``sspreq`` attribute.
1402 ``sspstrong``
1403     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1404     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1405     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1406     will enable protectors for functions with:
1407
1408     - Arrays of any size and type
1409     - Aggregates containing an array of any size and type.
1410     - Calls to alloca().
1411     - Local variables that have had their address taken.
1412
1413     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1414     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1415     The specific layout rules are:
1416
1417     #. Large arrays and structures containing large arrays
1418        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1419     #. Small arrays and structures containing small arrays
1420        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1421     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1422        protector.
1423
1424     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1425
1426     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1428     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1429 ``"thunk"``
1430     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1431     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1432     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1433     match the thunk target prototype.
1434 ``uwtable``
1435     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1436     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1437     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1438     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1439     units.
1440
1441 .. _moduleasm:
1442
1443 Module-Level Inline Assembly
1444 ----------------------------
1445
1446 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1447 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1448 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1449 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1450
1451 .. code-block:: llvm
1452
1453     module asm "inline asm code goes here"
1454     module asm "more can go here"
1455
1456 The strings can contain any character by escaping non-printable
1457 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1458 two digit hex code for the number.
1459
1460 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1461 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1462
1463 .. _langref_datalayout:
1464
1465 Data Layout
1466 -----------
1467
1468 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1469 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1470 simply:
1471
1472 .. code-block:: llvm
1473
1474     target datalayout = "layout specification"
1475
1476 The *layout specification* consists of a list of specifications
1477 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1478 with a letter and may include other information after the letter to
1479 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1480 as follows:
1481
1482 ``E``
1483     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1484     the bits with the most significance have the lowest address
1485     location.
1486 ``e``
1487     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1488     is, the bits with the least significance have the lowest address
1489     location.
1490 ``S<size>``
1491     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1492     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1493     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1494     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1495     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1496     alignment promotions.
1497 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1498     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1499     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1500     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1501     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1502     in the range [1,2^23).
1503 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1505     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1506 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1508     ``<size>``.
1509 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1510     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1511     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1512     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1513     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1514     targets.
1515 ``a:<abi>:<pref>``
1516     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1517 ``m:<mangling>``
1518     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1519     options are
1520
1521     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1522     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1523     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1524       symbols get a ``_`` prefix.
1525     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1526       functions also get a suffix based on the frame size.
1527 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1528     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1529     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1530     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1531     this set are considered to support most general arithmetic operations
1532     efficiently.
1533
1534 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1535 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1536 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1537
1538 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1539 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1540 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1541 specifications are given in this list:
1542
1543 -  ``E`` - big endian
1544 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1545 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1546    same as the default address space.
1547 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1548 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1549 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1550 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1551 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1552 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1553    alignment of 64-bits
1554 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1555 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1556 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1557 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1558 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1559 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1560 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1561
1562 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1563 following rules:
1564
1565 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1566    that specification is used.
1567 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1568    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1569    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1570    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1571    given the default specifications above, the i7 type will use the
1572    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1573    alignment of i64 (largest specified).
1574 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1575    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1576    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1577    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1578
1579 The function of the data layout string may not be what you expect.
1580 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1581 the code generator should use.
1582
1583 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1584 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1585 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1586 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1587 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1588 don't specify the string, the default specifications will be used to
1589 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1590 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1591 these default specifications.
1592
1593 .. _langref_triple:
1594
1595 Target Triple
1596 -------------
1597
1598 A module may specify a target triple string that describes the target
1599 host. The syntax for the target triple is simply:
1600
1601 .. code-block:: llvm
1602
1603     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1604
1605 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1606 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1607
1608 ::
1609
1610     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1611     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1612
1613 This information is passed along to the backend so that it generates
1614 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1615 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1616
1617 .. _pointeraliasing:
1618
1619 Pointer Aliasing Rules
1620 ----------------------
1621
1622 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1623 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1624 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1625 to the following rules:
1626
1627 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1628    value it is *based* on.
1629 -  An address of a global variable is associated with the address range
1630    of the variable's storage.
1631 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1632    address range of the allocated storage.
1633 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1634    address.
1635 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1636    a function not defined within LLVM may be associated with address
1637    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1638    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1639    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1640
1641 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1642 following rules:
1643
1644 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1645    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1646 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1647    ``bitcast``.
1648 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1649    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1650    the pointer's value.
1651 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1652
1653 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1654 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1655
1656 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1657 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1658 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1659 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1660 alignment of the store.
1661
1662 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1663 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1664 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1665 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1666 alias analysis.
1667
1668 .. _volatile:
1669
1670 Volatile Memory Accesses
1671 ------------------------
1672
1673 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1674 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1675 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1676 volatile operations or change their order of execution relative to other
1677 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1678 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1679 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1680
1681 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1682 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1683 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1684 target-legal volatile load/store instructions.
1685
1686 .. admonition:: Rationale
1687
1688  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1689  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1690  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1691  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1692  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1693  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1694  do not violate the frontend's contract with the language.
1695
1696 .. _memmodel:
1697
1698 Memory Model for Concurrent Operations
1699 --------------------------------------
1700
1701 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1702 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1703 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1704 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1705
1706 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1707
1708 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1709 that
1710
1711 -  Is a superset of single-thread program order, and
1712 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1713    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1714    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1715    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1716    Constraints <ordering>`).
1717
1718 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1719 between a thread and signals executing inside that thread.
1720
1721 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1722 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1723 (defined) write operations (store instructions, atomic
1724 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1725 section, initialized globals are considered to have a write of the
1726 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1727 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1728 may see any write to the same byte, except:
1729
1730 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1731    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1732    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1733 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1734    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1735
1736 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1737
1738 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1739    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1740    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1741    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1742    synchronization.)
1743 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1744    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1745 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1746    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1747 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1748    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1749    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1750    constraints on how the choice is made.
1751 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1752
1753 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1754 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1755 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1756 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1757 than one instruction to read the series of bytes.
1758
1759 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1760 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1761 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1762 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1763 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1764 from an address, introducing a store can change a load that may see
1765 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1766
1767 .. _ordering:
1768
1769 Atomic Memory Ordering Constraints
1770 ----------------------------------
1771
1772 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1773 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1774 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1775 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1776 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1777 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1778 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1779 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1780 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1781 differently since they don't take an address. See that instruction's
1782 documentation for details.
1783
1784 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1785 :doc:`Atomics`.
1786
1787 ``unordered``
1788     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1789     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1790     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1791     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1792     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1793     to make them atomic in any interesting way.
1794 ``monotonic``
1795     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1796     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1797     address. All modification orders must be compatible with the
1798     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1799     orders can be combined to a global total order for the whole program
1800     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1801     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1802     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1803     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1804     happens before another atomic read of the same address, the later
1805     read must see the same value or a later value in the address's
1806     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1807     stronger) operations on the same address. If an address is written
1808     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1809     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1810     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_relaxed``.
1812 ``acquire``
1813     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1814     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1815     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1816 ``release``
1817     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1818     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1819     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1820     complete description; see the C++0x definition of a release
1821     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1822     ``memory_order_release``.
1823 ``acq_rel`` (acquire+release)
1824     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1825     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1826 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1827     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1828     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1829     writes), there is a global total order on all
1830     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1831     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1832     modification orders of all the affected addresses. Each
1833     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1834     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1835     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1836
1837 .. _singlethread:
1838
1839 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1840 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1841 other operations running in the same thread (for example, in signal
1842 handlers).
1843
1844 .. _fastmath:
1845
1846 Fast-Math Flags
1847 ---------------
1848
1849 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1850 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1851 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1852 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1853
1854 ``nnan``
1855    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1856    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1857    NaNs, but the value of the result is undefined.
1858
1859 ``ninf``
1860    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1861    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1862    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1863
1864 ``nsz``
1865    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1866    argument or result as insignificant.
1867
1868 ``arcp``
1869    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1870    argument rather than perform division.
1871
1872 ``fast``
1873    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1874    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1875    flag implies all the others.
1876
1877 .. _uselistorder:
1878
1879 Use-list Order Directives
1880 -------------------------
1881
1882 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1883 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1884 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1885 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1886
1887 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1888 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1889 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1890
1891 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1892 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1893 function's scope.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1900     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1901
1902 :Examples:
1903
1904 ::
1905
1906     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1907     entry:
1908       ; ... instructions ...
1909     bb:
1910       ; ... instructions ...
1911
1912       ; At function scope.
1913       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1914       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1915     }
1916
1917     ; At global scope.
1918     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1919     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1920     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1921     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1922
1923 .. _typesystem:
1924
1925 Type System
1926 ===========
1927
1928 The LLVM type system is one of the most important features of the
1929 intermediate representation. Being typed enables a number of
1930 optimizations to be performed on the intermediate representation
1931 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1932 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1933 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1934 not feasible to perform on normal three address code representations.
1935
1936 .. _t_void:
1937
1938 Void Type
1939 ---------
1940
1941 :Overview:
1942
1943
1944 The void type does not represent any value and has no size.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948
1949 ::
1950
1951       void
1952
1953
1954 .. _t_function:
1955
1956 Function Type
1957 -------------
1958
1959 :Overview:
1960
1961
1962 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1963 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1964 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1965 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1966
1967 :Syntax:
1968
1969 ::
1970
1971       <returntype> (<parameter list>)
1972
1973 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1974 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1975 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1976 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1977 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1978 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1979
1980 :Examples:
1981
1982 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1983 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1984 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1985 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1986 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1987 | ``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. |
1988 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1990 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991
1992 .. _t_firstclass:
1993
1994 First Class Types
1995 -----------------
1996
1997 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1998 Values of these types are the only ones which can be produced by
1999 instructions.
2000
2001 .. _t_single_value:
2002
2003 Single Value Types
2004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2005
2006 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2007
2008 .. _t_integer:
2009
2010 Integer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2016 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2017 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023       iN
2024
2025 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2026 value.
2027
2028 Examples:
2029 *********
2030
2031 +----------------+------------------------------------------------+
2032 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2033 +----------------+------------------------------------------------+
2034 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2035 +----------------+------------------------------------------------+
2036 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2037 +----------------+------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_floating:
2040
2041 Floating Point Types
2042 """"""""""""""""""""
2043
2044 .. list-table::
2045    :header-rows: 1
2046
2047    * - Type
2048      - Description
2049
2050    * - ``half``
2051      - 16-bit floating point value
2052
2053    * - ``float``
2054      - 32-bit floating point value
2055
2056    * - ``double``
2057      - 64-bit floating point value
2058
2059    * - ``fp128``
2060      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2061
2062    * - ``x86_fp80``
2063      -  80-bit floating point value (X87)
2064
2065    * - ``ppc_fp128``
2066      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2067
2068 X86_mmx Type
2069 """"""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2074 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2075 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2076 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2077 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2078 of this type.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082 ::
2083
2084       x86_mmx
2085
2086
2087 .. _t_pointer:
2088
2089 Pointer Type
2090 """"""""""""
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2095 commonly used to reference objects in memory.
2096
2097 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2098 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2099 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2100 are target-specific.
2101
2102 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2103 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2104
2105 :Syntax:
2106
2107 ::
2108
2109       <type> *
2110
2111 :Examples:
2112
2113 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2115 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2117 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2119 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120
2121 .. _t_vector:
2122
2123 Vector Type
2124 """""""""""
2125
2126 :Overview:
2127
2128 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2129 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2130 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2131 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2132 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2133
2134 :Syntax:
2135
2136 ::
2137
2138       < <# elements> x <elementtype> >
2139
2140 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2141 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2142 of size zero are not allowed.
2143
2144 :Examples:
2145
2146 +-------------------+--------------------------------------------------+
2147 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2148 +-------------------+--------------------------------------------------+
2149 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2150 +-------------------+--------------------------------------------------+
2151 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2152 +-------------------+--------------------------------------------------+
2153 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2154 +-------------------+--------------------------------------------------+
2155
2156 .. _t_label:
2157
2158 Label Type
2159 ^^^^^^^^^^
2160
2161 :Overview:
2162
2163 The label type represents code labels.
2164
2165 :Syntax:
2166
2167 ::
2168
2169       label
2170
2171 .. _t_metadata:
2172
2173 Metadata Type
2174 ^^^^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2179 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2180
2181 :Syntax:
2182
2183 ::
2184
2185       metadata
2186
2187 .. _t_aggregate:
2188
2189 Aggregate Types
2190 ^^^^^^^^^^^^^^^
2191
2192 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2193 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2194 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2195 aggregate types.
2196
2197 .. _t_array:
2198
2199 Array Type
2200 """"""""""
2201
2202 :Overview:
2203
2204 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2205 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2206 elements) and an underlying data type.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       [<# elements> x <elementtype>]
2213
2214 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2215 be any type with a size.
2216
2217 :Examples:
2218
2219 +------------------+--------------------------------------+
2220 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2221 +------------------+--------------------------------------+
2222 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2223 +------------------+--------------------------------------+
2224 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2225 +------------------+--------------------------------------+
2226
2227 Here are some examples of multidimensional arrays:
2228
2229 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2230 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2231 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2232 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2233 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2234 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2235 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2236
2237 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2238 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2239 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2240 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2241 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2242 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2243 example.
2244
2245 .. _t_struct:
2246
2247 Structure Type
2248 """"""""""""""
2249
2250 :Overview:
2251
2252 The structure type is used to represent a collection of data members
2253 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2254 a size.
2255
2256 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2257 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2258 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2259 '``insertvalue``' instructions.
2260
2261 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2262 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2263 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2264 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2265 required to match what the underlying code generator expects.
2266
2267 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2268 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2269 identified types are always defined at the top level with a name.
2270 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2271 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2272 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2273
2274 :Syntax:
2275
2276 ::
2277
2278       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2279       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2280
2281 :Examples:
2282
2283 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2284 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2285 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2286 | ``{ 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``.  |
2287 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2288 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2289 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_opaque:
2292
2293 Opaque Structure Types
2294 """"""""""""""""""""""
2295
2296 :Overview:
2297
2298 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2299 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2300 notion of a forward declared structure.
2301
2302 :Syntax:
2303
2304 ::
2305
2306       %X = type opaque
2307       %52 = type opaque
2308
2309 :Examples:
2310
2311 +--------------+-------------------+
2312 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2313 +--------------+-------------------+
2314
2315 .. _constants:
2316
2317 Constants
2318 =========
2319
2320 LLVM has several different basic types of constants. This section
2321 describes them all and their syntax.
2322
2323 Simple Constants
2324 ----------------
2325
2326 **Boolean constants**
2327     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2328     of the ``i1`` type.
2329 **Integer constants**
2330     Standard integers (such as '4') are constants of the
2331     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2332     integer types.
2333 **Floating point constants**
2334     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2335     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2336     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2337     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2338     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2339     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2340     point <t_floating>` type.
2341 **Null pointer constants**
2342     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2343     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2344
2345 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2346 floating point constants. For example, the form
2347 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2348 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2349 constants are required (and the only time that they are generated by the
2350 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2351 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2352 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2353 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2354 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2355
2356 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2357 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2358 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2359 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2360 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2361 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2362 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2363 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2364 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2365 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2366 will only work if they match the long double format on your target.
2367 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2368 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2369 (sign bit at the left).
2370
2371 There are no constants of type x86_mmx.
2372
2373 .. _complexconstants:
2374
2375 Complex Constants
2376 -----------------
2377
2378 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2379 constants and smaller complex constants.
2380
2381 **Structure constants**
2382     Structure constants are represented with notation similar to
2383     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2384     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2385     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2386     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2387     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2388     must match those specified by the type.
2389 **Array constants**
2390     Array constants are represented with notation similar to array type
2391     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2392     square brackets (``[]``)). For example:
2393     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2394     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2395     match those specified by the type. As a special case, character array
2396     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2397     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2398 **Vector constants**
2399     Vector constants are represented with notation similar to vector
2400     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2401     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2402     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2403     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2404     elements must match those specified by the type.
2405 **Zero initialization**
2406     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2407     value to zero of *any* type, including scalar and
2408     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2409     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2410     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2411 **Metadata node**
2412     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2413     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2414     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2415     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2416     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2417     information such as debug info.
2418
2419 Global Variable and Function Addresses
2420 --------------------------------------
2421
2422 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2423 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2424 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2425 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2426 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2427 file:
2428
2429 .. code-block:: llvm
2430
2431     @X = global i32 17
2432     @Y = global i32 42
2433     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2434
2435 .. _undefvalues:
2436
2437 Undefined Values
2438 ----------------
2439
2440 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2441 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2442 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2443 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2444
2445 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2446 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2447 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2448 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452       %A = add %X, undef
2453       %B = sub %X, undef
2454       %C = xor %X, undef
2455     Safe:
2456       %A = undef
2457       %B = undef
2458       %C = undef
2459
2460 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2461 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465       %A = or %X, undef
2466       %B = and %X, undef
2467     Safe:
2468       %A = -1
2469       %B = 0
2470     Unsafe:
2471       %A = undef
2472       %B = undef
2473
2474 These logical operations have bits that are not always affected by the
2475 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2476 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2477 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2478 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2479 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2480 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2481 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2482 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2483
2484 .. code-block:: llvm
2485
2486       %A = select undef, %X, %Y
2487       %B = select undef, 42, %Y
2488       %C = select %X, %Y, undef
2489     Safe:
2490       %A = %X     (or %Y)
2491       %B = 42     (or %Y)
2492       %C = %Y
2493     Unsafe:
2494       %A = undef
2495       %B = undef
2496       %C = undef
2497
2498 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2499 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2500 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2501 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2502 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2503 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2504 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508       %A = xor undef, undef
2509
2510       %B = undef
2511       %C = xor %B, %B
2512
2513       %D = undef
2514       %E = icmp slt %D, 4
2515       %F = icmp gte %D, 4
2516
2517     Safe:
2518       %A = undef
2519       %B = undef
2520       %C = undef
2521       %D = undef
2522       %E = undef
2523       %F = undef
2524
2525 This example points out that two '``undef``' operands are not
2526 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2527 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2528 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2529 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2530 its value over its "live range". This is true because the variable
2531 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2532 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2533 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2534 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2535 uses with" concept would not hold.
2536
2537 .. code-block:: llvm
2538
2539       %A = fdiv undef, %X
2540       %B = fdiv %X, undef
2541     Safe:
2542       %A = undef
2543     b: unreachable
2544
2545 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2546 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2547 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2548 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2549 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2550 However, in the second example, we can make a more aggressive
2551 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2552 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2553 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2554 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2555 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2556 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     a:  store undef -> %X
2561     b:  store %X -> undef
2562     Safe:
2563     a: <deleted>
2564     b: unreachable
2565
2566 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2567 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2568 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2569 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2570 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2571
2572 .. _poisonvalues:
2573
2574 Poison Values
2575 -------------
2576
2577 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2578 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2579 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2580 that results in undefined behavior.
2581
2582 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2583 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2584 the ``nsw`` flag.
2585
2586 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2587
2588 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2589 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2590    their dynamic predecessor basic block.
2591 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2592    in the dynamic callers of their functions.
2593 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2594    instructions that dynamically transfer control back to them.
2595 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2596    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2597    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2598 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2599    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2600    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2601    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2602 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2603    most recent preceding instruction with externally visible side
2604    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2605    operations <volatile>`.)
2606 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2607    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2608    multiple successors and the instruction is always executed when
2609    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2610    when control is transferred to another.
2611 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2612    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2613    be different if the terminator had transferred control to a different
2614    successor.
2615 -  Dependence is transitive.
2616
2617 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2618 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2619 on a poison value has undefined behavior.
2620
2621 Here are some examples:
2622
2623 .. code-block:: llvm
2624
2625     entry:
2626       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2627       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2628       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2629       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2630
2631       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2632       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2633
2634       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2635
2636       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2637       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2638       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2639       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2640
2641       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2642       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2643
2644     true:
2645       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2646                                            ; it has undefined behavior.
2647       br label %end
2648
2649     end:
2650       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2651                                            ; Both edges into this PHI are
2652                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2653                                            ; always results in a poison value.
2654
2655       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2656                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2657                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2658
2659       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2660                                            ; The same branch again, but this time the
2661                                            ; true block doesn't have side effects.
2662
2663     second_true:
2664       ; No side effects!
2665       ret void
2666
2667     second_end:
2668       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2669                                            ; on the store in %end. Also, it is
2670                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2671                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2672                                            ; behavior in this example).
2673
2674 .. _blockaddress:
2675
2676 Addresses of Basic Blocks
2677 -------------------------
2678
2679 ``blockaddress(@function, %block)``
2680
2681 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2682 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2683 Taking the address of the entry block is illegal.
2684
2685 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2686 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2687 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2688 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2689 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2690 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2691 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2692 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2693 instruction.
2694
2695 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2696 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2697
2698 .. _constantexprs:
2699
2700 Constant Expressions
2701 --------------------
2702
2703 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2704 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2705 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2706 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2707 The following is the syntax for constant expressions:
2708
2709 ``trunc (CST to TYPE)``
2710     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2711     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2712 ``zext (CST to TYPE)``
2713     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2714     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2715 ``sext (CST to TYPE)``
2716     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2717     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2718 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2719     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2720     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2721     must be floating point.
2722 ``fpext (CST to TYPE)``
2723     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2724     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2725     floating point.
2726 ``fptoui (CST to TYPE)``
2727     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2728     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2729     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2730     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2731     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2732 ``fptosi (CST to TYPE)``
2733     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2734     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2735     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2736     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2737     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2738 ``uitofp (CST to TYPE)``
2739     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2740     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2741     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2742     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2743     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2744 ``sitofp (CST to TYPE)``
2745     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2746     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2747     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2748     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2749     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2750 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2751     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2752     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2753     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2754     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2755 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2756     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2757     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2758     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2759     This one is *really* dangerous!
2760 ``bitcast (CST to TYPE)``
2761     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2762     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2763     instruction <i_bitcast>`.
2764 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2765     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2766     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2767     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2768 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2769     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2770     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2771     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2772     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2773 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2774     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2775 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2776     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2777 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2778     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2779 ``extractelement (VAL, IDX)``
2780     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2781     constants.
2782 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2783     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2784     constants.
2785 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2786     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2787     constants.
2788 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2790     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2791     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2792     least one index value must be specified.
2793 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2794     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2795     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2796     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2797     value must be specified.
2798 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2799     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2800     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2801     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2802     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2803     operations on floating point values are allowed).
2804
2805 Other Values
2806 ============
2807
2808 .. _inlineasmexprs:
2809
2810 Inline Assembler Expressions
2811 ----------------------------
2812
2813 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2814 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2815 represents the inline assembler as a template string (containing the
2816 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2817 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2818 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2819 stack conservatively.
2820
2821 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2822 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2823 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2824 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2825 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2826
2827 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2828 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2829 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2830 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2831 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2832 syntax known to LLVM.
2833
2834 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2835 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2836 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2837 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2838 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2839 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2840 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2841 assembly.
2842
2843 An example inline assembler expression is:
2844
2845 .. code-block:: llvm
2846
2847     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2848
2849 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2850 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2851 Thus, typically we have:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2856
2857 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2858 marked as having side effects. This is done through the use of the
2859 '``sideeffect``' keyword, like so:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2864
2865 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2866 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2867 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2868 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2869 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2870 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void asm alignstack "eieio", ""()
2875
2876 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2877 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2878 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2879 the only supported dialects. An example is:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2884
2885 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2886 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2887 keyword last.
2888
2889 Inline Asm Constraint String
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2893 more constraint codes.
2894
2895 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2896 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2897 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2898 second, etc.
2899
2900 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2901 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2902 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2903 clobbers. They cannot be intermingled.
2904
2905 There are also three different categories of constraint codes:
2906
2907 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2908   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2909   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2910 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2911   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2912   modes used by the target.
2913 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2914   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2915   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2916   proper range for the instruction you wish to use it with.
2917
2918 Output constraints
2919 """"""""""""""""""
2920
2921 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2922 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2923 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2924 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2925 below about indirect outputs).
2926
2927 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2928 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2929 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2930 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2931 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2932 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2933 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2934 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2935 output).
2936
2937 Input constraints
2938 """""""""""""""""
2939
2940 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2941 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2942 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2943 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2944 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2945 contain the same value.
2946
2947 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2948 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2949 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2950 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2951 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2952 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2953 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2954 constraint).
2955
2956 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2957 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2958 (even when the other input has the same value).
2959
2960 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2961 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2962
2963 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2964 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2965 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2966 registers, and all of them passed to the inline asm.
2967
2968 However, this feature is often not as useful as you might think.
2969
2970 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2971 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2972 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2973 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2974 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2975 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2976
2977 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2978 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2979 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2980 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2981 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2982 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2983 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2984 use)
2985
2986 Indirect inputs and outputs
2987 """""""""""""""""""""""""""
2988
2989 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2990 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2991 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2992 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2993 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2994 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2995 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2996 memory location, instead of just read from it).
2997
2998 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2999 address of a variable as a value.
3000
3001 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3002 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3003 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3004 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3005 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3006 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3007 optimization passes. I would recommend not using it.)
3008
3009
3010 Clobber constraints
3011 """""""""""""""""""
3012
3013 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3014 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3015 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3016 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3017 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3018 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3019 output.
3020
3021
3022 Constraint Codes
3023 """"""""""""""""
3024 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3025
3026 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3027 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3028 (e.g. "``{eax}``").
3029
3030 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3031 GCC's constraint codes.
3032
3033 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3034 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3035 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3036
3037 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3038 inline asm constraint list:
3039
3040 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3041    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3042    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3043    constraint list.
3044
3045 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3046    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3047    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3048    constraint list will be chosen together.
3049
3050 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3051 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3052 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3053 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3054
3055 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3056 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3057 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3058 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3059 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3060 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3061 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3062 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3063 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3064 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3065 intended.)
3066
3067 Supported Constraint Code List
3068 """"""""""""""""""""""""""""""
3069
3070 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3071 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3072 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3073 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3074
3075 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3076
3077 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3078 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3079   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3080   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3081 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3082   immediate, or a relocatable value.
3083 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3084 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3085 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3086   useful to pass a label for an asm branch or call.
3087
3088   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3089      block without telling llvm about the control transfer???)
3090
3091 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3092
3093 Other constraints are target-specific:
3094
3095 AArch64:
3096
3097 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3098 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3099   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3100 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3101   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3102 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3103   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3104 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3105   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3106 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3107   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3108   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3109   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3110 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3111   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3112 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3113   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3114   well.)
3115 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3116 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3117 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3118
3119 AMDGPU:
3120
3121 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3122 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3123 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3124
3125
3126 All ARM modes:
3127
3128 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3129   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3130
3131 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3132
3133 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3134 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3135 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3136 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3137   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3138   print the inverted value).
3139 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3140   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3141   value).
3142 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3143 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3144 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3145 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3146 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3147   as ``r``.
3148 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3149   invalid.
3150 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3151   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3152 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3153   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3154 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3155   ``s0-s31``.
3156
3157 ARM's Thumb1 mode:
3158
3159 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3160 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3161 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3162   some amount.
3163 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3164 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3165 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3166 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3167 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3168 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3169 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177
3178 Hexagon:
3179
3180 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3181   at the moment.
3182 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3183
3184 MSP430:
3185
3186 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3187
3188 MIPS:
3189
3190 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3191 - ``J``: An immediate integer zero.
3192 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3193 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3194 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3195 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3196 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3197 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3198   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3199 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3200   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3201   ``m``.
3202 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3203   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3204 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3205 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3206   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3207   argument modifier for compatibility with GCC.
3208 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3209   ``25``).
3210 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3211 - ``x``: Invalid.
3212
3213 NVPTX:
3214
3215 - ``b``: A 1-bit integer register.
3216 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3217 - ``r``: A 32-bit integer register.
3218 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3219 - ``f``: A 32-bit float register.
3220 - ``d``: A 64-bit float register.
3221
3222
3223 PowerPC:
3224
3225 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3226 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3227 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3228 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3229 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3230 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3231 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3232 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3233   constant.
3234 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3235   treated the same as ``m``.
3236 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3237 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3238   ``R1-R31``).
3239 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3240   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3241 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3242   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3243   altivec vector register (``V0-V31``).
3244
3245   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3246      is supposed to only use the altivec vector registers?
3247
3248 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3249 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3250 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3251   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3252 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3253   set.
3254
3255 Sparc:
3256
3257 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3258 - ``r``: A 32-bit integer register.
3259
3260 SystemZ:
3261
3262 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3263 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3264 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3265 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3266 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3267 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3268   ``m``, at the moment.
3269 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3270 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3271   address context evaluates as zero).
3272 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3273   (LLVM-specific)
3274 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3275
3276 X86:
3277
3278 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3279 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3280 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3281 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3282   0xffffffff.
3283 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3284 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3285 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3286 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3287 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3288 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3289 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3290   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3291   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3292 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3293   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3294 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3295 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3296   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3297 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3298 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3299 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3300   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3301   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3302   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3303 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3304 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3305   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3306   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3307   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3308   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3309   statement.
3310
3311 XCore:
3312
3313 - ``r``: A 32-bit integer register.
3314
3315
3316 .. _inline-asm-modifiers:
3317
3318 Asm template argument modifiers
3319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3320
3321 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3322 "``${0:n}``".
3323
3324 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3325 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3326 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3327 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3328
3329 Target-independent:
3330
3331 - ``c``: Print an immediate integer constant  unadorned, without
3332   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3333 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3334   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3335 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3336   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3337
3338 AArch64:
3339
3340 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3341   instead of ``x30``, print ``w30``.
3342 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3343 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3344   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3345   ``v*``.
3346
3347 AMDGPU:
3348
3349 - ``r``: No effect.
3350
3351 ARM:
3352
3353 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3354   register).
3355 - ``P``: No effect.
3356 - ``q``: No effect.
3357 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3358   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3359 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3360   prefix.
3361 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3362 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3363   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3364 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3365   register of a two-register operand.
3366 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3367   register of a two-register operand.
3368 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3369   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3370   to ``R``.)
3371
3372   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3373      of a two-register operand.
3374
3375 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3376 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3377 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3378   adornment.
3379
3380 Hexagon:
3381
3382 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3383   has been allocated consecutively to the first.
3384
3385   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3386      nothing that ensures that happens, is there?
3387
3388 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3389   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3390
3391 MSP430:
3392
3393 No additional modifiers.
3394
3395 MIPS:
3396
3397 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3398 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3399 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3400 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3401 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3402 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3403   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3404
3405   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3406
3407 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3408   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3409
3410   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3411
3412 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3413   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3414   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3415   ``M``.)
3416 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3417   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3418   constraint.
3419
3420 NVPTX:
3421
3422 - ``r``: No effect.
3423
3424 PowerPC:
3425
3426 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3427   has been allocated consecutively to the first.
3428
3429   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3430      nothing that ensures that happens, is there?
3431
3432 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3433   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3434 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3435   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3436 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3437   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3438   always print nothing)
3439 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3440   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3441
3442 Sparc:
3443
3444 - ``r``: No effect.
3445
3446 SystemZ:
3447
3448 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3449 target-independent modifiers.
3450
3451 X86:
3452
3453 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3454   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3455 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3456 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3457   operand.
3458 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3459   memory operand.
3460 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3461   operand.
3462 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3463   operand.
3464 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3465   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3466 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3467   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3468   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3469   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3470 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3471 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3472   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3473
3474 XCore:
3475
3476 No additional modifiers.
3477
3478
3479 Inline Asm Metadata
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3483 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3484 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3485 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3486 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3487 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3488 it. For example:
3489
3490 .. code-block:: llvm
3491
3492     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3493     ...
3494     !42 = !{ i32 1234567 }
3495
3496 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3497 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3498 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3499 occurs on.
3500
3501 .. _metadata:
3502
3503 Metadata
3504 ========
3505
3506 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3507 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3508 code generator. One example application of metadata is source-level
3509 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3510
3511 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
3512 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3513
3514 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3515
3516 .. _metadata-string:
3517
3518 Metadata Nodes and Metadata Strings
3519 -----------------------------------
3520
3521 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3522 contain any character by escaping non-printable characters with
3523 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3524 "``!"test\00"``".
3525
3526 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3527 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3528 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3529 their operand. For example:
3530
3531 .. code-block:: llvm
3532
3533     !{ !"test\00", i32 10}
3534
3535 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3536
3537 .. code-block:: llvm
3538
3539     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3540
3541 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3542 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3543 when metadata operands change.
3544
3545 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3546 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3547 example:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     !foo = !{!4, !3}
3552
3553 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3554 function is using two metadata arguments:
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3559
3560 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3561 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3562
3563 .. code-block:: llvm
3564
3565     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3566
3567 More information about specific metadata nodes recognized by the
3568 optimizers and code generator is found below.
3569
3570 .. _specialized-metadata:
3571
3572 Specialized Metadata Nodes
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3576 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
3577 order.
3578
3579 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3580 metadata nodes are related to debug info.
3581
3582 .. _DICompileUnit:
3583
3584 DICompileUnit
3585 """""""""""""
3586
3587 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
3588 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3589 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3590 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3591 references to them from instructions).
3592
3593 .. code-block:: llvm
3594
3595     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3596                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3597                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3598                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3599                         globals: !5, imports: !6)
3600
3601 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3602 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
3603 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
3604 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3605 entities (declarations and namespaces).
3606
3607 .. _DIFile:
3608
3609 DIFile
3610 """"""
3611
3612 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
3613
3614 .. code-block:: llvm
3615
3616     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3617
3618 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3619 for ``file:`` fields.
3620
3621 .. _DIBasicType:
3622
3623 DIBasicType
3624 """""""""""
3625
3626 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3627 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3632                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3633     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3634
3635 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3636 following:
3637
3638 .. code-block:: llvm
3639
3640   DW_ATE_address       = 1
3641   DW_ATE_boolean       = 2
3642   DW_ATE_float         = 4
3643   DW_ATE_signed        = 5
3644   DW_ATE_signed_char   = 6
3645   DW_ATE_unsigned      = 7
3646   DW_ATE_unsigned_char = 8
3647
3648 .. _DISubroutineType:
3649
3650 DISubroutineType
3651 """"""""""""""""
3652
3653 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3654 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3655 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3656 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3661     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3662     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3663
3664 .. _DIDerivedType:
3665
3666 DIDerivedType
3667 """""""""""""
3668
3669 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3670 qualified types.
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3675                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3676     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3677                         align: 32)
3678
3679 The following ``tag:`` values are valid:
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3684   DW_TAG_member             = 13
3685   DW_TAG_pointer_type       = 15
3686   DW_TAG_reference_type     = 16
3687   DW_TAG_typedef            = 22
3688   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3689   DW_TAG_const_type         = 38
3690   DW_TAG_volatile_type      = 53
3691   DW_TAG_restrict_type      = 55
3692
3693 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3694 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3695 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3696 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3697 argument of a subprogram.
3698
3699 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3700
3701 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3702 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3703 ``baseType:``.
3704
3705 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3706
3707 .. _DICompositeType:
3708
3709 DICompositeType
3710 """""""""""""""
3711
3712 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3713 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3714
3715 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3716 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3717 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3718 <metadata-string>` that matches their identifier.
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3723     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3724     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3725     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3726                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3727                           elements: !{!0, !1, !2})
3728
3729 The following ``tag:`` values are valid:
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733   DW_TAG_array_type       = 1
3734   DW_TAG_class_type       = 2
3735   DW_TAG_enumeration_type = 4
3736   DW_TAG_structure_type   = 19
3737   DW_TAG_union_type       = 23
3738   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3739   DW_TAG_inheritance      = 28
3740
3741
3742 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3743 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3744 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3745 array type is a native packed vector.
3746
3747 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3748 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3749 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3750 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3751
3752 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3753 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3754 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3755
3756 .. _DISubrange:
3757
3758 DISubrange
3759 """"""""""
3760
3761 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3762 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3767     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3768     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3769
3770 .. _DIEnumerator:
3771
3772 DIEnumerator
3773 """"""""""""
3774
3775 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3776 variants of :ref:`DICompositeType`.
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3781     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3782     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3783
3784 DITemplateTypeParameter
3785 """""""""""""""""""""""
3786
3787 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3788 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3789 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3790
3791 .. code-block:: llvm
3792
3793     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3794
3795 DITemplateValueParameter
3796 """"""""""""""""""""""""
3797
3798 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3799 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3800 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3801 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3802 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3807
3808 DINamespace
3809 """""""""""
3810
3811 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3812
3813 .. code-block:: llvm
3814
3815     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3816
3817 DIGlobalVariable
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3825                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3826                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3827                            declaration: !4)
3828
3829 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3830 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3831
3832 .. _DISubprogram:
3833
3834 DISubprogram
3835 """"""""""""
3836
3837 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3838 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3839 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3840 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3845                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3847                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3848                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3849                        function: void ()* @_Z3foov,
3850                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3851
3852 .. _DILexicalBlock:
3853
3854 DILexicalBlock
3855 """"""""""""""
3856
3857 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3858 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3859 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3860 fields.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3865
3866 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3867 operands.
3868
3869 .. _DILexicalBlockFile:
3870
3871 DILexicalBlockFile
3872 """"""""""""""""""
3873
3874 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3875 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3876 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3877 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3882     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3883     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3884
3885 .. _DILocation:
3886
3887 DILocation
3888 """"""""""
3889
3890 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3891 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3892 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3893
3894 .. code-block:: llvm
3895
3896     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3897
3898 .. _DILocalVariable:
3899
3900 DILocalVariable
3901 """""""""""""""
3902
3903 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3904 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3905 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3906 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3907 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3908 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3909
3910 .. code-block:: llvm
3911
3912     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 1,
3913                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3914                           flags: DIFlagArtificial)
3915     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 2,
3916                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3917     !2 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3918                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3919
3920 DIExpression
3921 """"""""""""
3922
3923 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3924 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3925 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3926 variable.
3927
3928 The current supported vocabulary is limited:
3929
3930 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3931 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3932 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3933   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3934
3935 .. code-block:: llvm
3936
3937     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3938     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3939     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3940     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3941
3942 DIObjCProperty
3943 """"""""""""""
3944
3945 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3946
3947 .. code-block:: llvm
3948
3949     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3950                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3951
3952 DIImportedEntity
3953 """"""""""""""""
3954
3955 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3956 compile unit.
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3961                           entity: !1, line: 7)
3962
3963 '``tbaa``' Metadata
3964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3965
3966 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3967 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3968 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3969 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3970 custom alias analysis behavior for other languages.
3971
3972 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3973 to three fields, e.g.:
3974
3975 .. code-block:: llvm
3976
3977     !0 = !{ !"an example type tree" }
3978     !1 = !{ !"int", !0 }
3979     !2 = !{ !"float", !0 }
3980     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3981
3982 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3983 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3984 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3985 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3986 common names.
3987
3988 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3989 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3990 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3991 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3992 from multiple front-ends is handled conservatively.
3993
3994 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3995 indicates that the type is "constant" (meaning
3996 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3997 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3998
3999 '``tbaa.struct``' Metadata
4000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4001
4002 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4003 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4004 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4005 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4006 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4007 of the aggregate.
4008
4009 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4010 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4011
4012 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4013 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4014 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4015 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4016 its tbaa tag. e.g.:
4017
4018 .. code-block:: llvm
4019
4020     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4021
4022 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4023 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4024 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4025
4026 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4027 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4028 does not carry useful data and need not be preserved.
4029
4030 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4032
4033 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4034 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4035 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4036 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4037 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4038 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4039 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4040 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4041 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4042 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4043 alias.
4044
4045 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4046 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4047 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4048 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4049 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4050
4051 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4052 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4053 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4054 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4055 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4056 optionally be provided as a third list entry.
4057
4058 For example,
4059
4060 .. code-block:: llvm
4061
4062     ; Two scope domains:
4063     !0 = !{!0}
4064     !1 = !{!1}
4065
4066     ; Some scopes in these domains:
4067     !2 = !{!2, !0}
4068     !3 = !{!3, !0}
4069     !4 = !{!4, !1}
4070
4071     ; Some scope lists:
4072     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4073     !6 = !{!4, !3, !2}
4074     !7 = !{!3}
4075
4076     ; These two instructions don't alias:
4077     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4078     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4079
4080     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4081     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4082     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4083     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4084
4085     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4086     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4087     ; !alias.scope list):
4088     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4089     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4090
4091 '``fpmath``' Metadata
4092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4093
4094 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4095 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4096 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4097 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4098 it. ULP is defined as follows:
4099
4100     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4101     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4102     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4103     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4104     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4105
4106 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4107 number representing the maximum relative error, for example:
4108
4109 .. code-block:: llvm
4110
4111     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4112
4113 .. _range-metadata:
4114
4115 '``range``' Metadata
4116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4117
4118 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4119 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4120 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4121 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4122 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4123 pair. Each pair has the following properties:
4124
4125 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4126 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4127 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4128 -  The range is allowed to wrap.
4129 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4130    ``a!=b``.
4131
4132 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4133 they must be non-contiguous.
4134
4135 Examples:
4136
4137 .. code-block:: llvm
4138
4139       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4140       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4141       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4142       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4143              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4144     ...
4145     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4146     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4147     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4148     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4149
4150 '``llvm.loop``'
4151 ^^^^^^^^^^^^^^^
4152
4153 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4154 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4155 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4156 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4157 specified with the name ``llvm.loop``.
4158
4159 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4160 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4161 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4162 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4163 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4164 constructs:
4165
4166 .. code-block:: llvm
4167
4168     !0 = !{!0}
4169     !1 = !{!1}
4170
4171 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4172 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4173 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4174 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4175
4176 .. code-block:: llvm
4177
4178       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4179     ...
4180     !0 = !{!0, !1}
4181     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4182
4183 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4185
4186 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4187 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4188 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
4189 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
4190 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4191 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4192 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4193 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4194 in determining the safety of these transformations.
4195
4196 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4198
4199 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4200 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4201 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4202 example:
4203
4204 .. code-block:: llvm
4205
4206    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4207
4208 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4209 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4210 then the interleave count will be determined automatically.
4211
4212 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4216 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4217 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4218 0 disables vectorization:
4219
4220 .. code-block:: llvm
4221
4222    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4223    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4224
4225 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4229 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4230 operand is an integer specifying the width. For example:
4231
4232 .. code-block:: llvm
4233
4234    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4235
4236 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4237 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4238 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4239 determined automatically.
4240
4241 '``llvm.loop.unroll``'
4242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4243
4244 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4245 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4246 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4247 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4248 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4249 optimizer believes it is safe to do so.
4250
4251 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4253
4254 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4255 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4256 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4257 example:
4258
4259 .. code-block:: llvm
4260
4261    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4262
4263 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4264 will be partially unrolled.
4265
4266 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4268
4269 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4270 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
4271
4272 .. code-block:: llvm
4273
4274    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4275
4276 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4278
4279 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4280 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
4281
4282 .. code-block:: llvm
4283
4284    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4285
4286 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4288
4289 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4290 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4291 For example:
4292
4293 .. code-block:: llvm
4294
4295    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4296
4297 '``llvm.mem``'
4298 ^^^^^^^^^^^^^^^
4299
4300 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4301 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4302
4303 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4305
4306 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4307 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4308 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4309 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4310 with the same loop identifier.
4311
4312 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4313 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4314 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4315 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4316 ``L2``.
4317
4318 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4319 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4320 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4321 loop.
4322
4323 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4324 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4325 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
4326 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4327 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4328 insert new memory instructions into the loop body).
4329
4330 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4331 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4332 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4333
4334 .. code-block:: llvm
4335
4336    for.body:
4337      ...
4338      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4339      ...
4340      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4341      ...
4342      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4343
4344    for.end:
4345    ...
4346    !0 = !{!0}
4347
4348 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4349 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4350 the loop identifier metadata node directly:
4351
4352 .. code-block:: llvm
4353
4354    outer.for.body:
4355      ...
4356      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4357      ...
4358      br label %inner.for.body
4359
4360    inner.for.body:
4361      ...
4362      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4363      ...
4364      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4365      ...
4366      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4367
4368    inner.for.end:
4369      ...
4370      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4371      ...
4372      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4373
4374    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4375    ...
4376    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4377    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4378    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4379
4380 '``llvm.bitsets``'
4381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4382
4383 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4384 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4385
4386 Module Flags Metadata
4387 =====================
4388
4389 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4390 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4391 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4392 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4393 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4394 look it up.
4395
4396 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4397 Each triplet has the following form:
4398
4399 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4400    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4401    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4402    described below.
4403 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4404    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4405    including entries with the **Require** behavior).
4406 -  The third element is the value of the flag.
4407
4408 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4409 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4410 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4411 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4412 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4413 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4414
4415 The following behaviors are supported:
4416
4417 .. list-table::
4418    :header-rows: 1
4419    :widths: 10 90
4420
4421    * - Value
4422      - Behavior
4423
4424    * - 1
4425      - **Error**
4426            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4427            is that of the operands.
4428
4429    * - 2
4430      - **Warning**
4431            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4432            operand for the flag from the first module being linked.
4433
4434    * - 3
4435      - **Require**
4436            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4437            specified value after linking is performed. The value must be a
4438            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4439            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4440            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4441            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4442            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4443
4444    * - 4
4445      - **Override**
4446            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4447            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4448            differ, an error will be emitted.
4449
4450    * - 5
4451      - **Append**
4452            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4453
4454    * - 6
4455      - **AppendUnique**
4456            Appends the two values, which are required to be metadata
4457            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4458            during the append operation.
4459
4460 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4461 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4462 value) or **Override**.
4463
4464 An example of module flags:
4465
4466 .. code-block:: llvm
4467
4468     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4469     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4470     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4471     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4472       !{
4473         !"foo", i32 1
4474       }
4475     }
4476     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4477
4478 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4479    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4480    values are not equal.
4481
4482 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4483    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4484    '37'.
4485
4486 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4487    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4488    warning if their values are not equal.
4489
4490 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4491
4492    ::
4493
4494        !{ !"foo", i32 1 }
4495
4496    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4497    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4498    performed.
4499
4500 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4501 ----------------------------------------------------
4502
4503 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4504 collection in a special section called "image info". The metadata
4505 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4506 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4507 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4508 be merged rather than appended together.
4509
4510 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4511 following key-value pairs:
4512
4513 .. list-table::
4514    :header-rows: 1
4515    :widths: 30 70
4516
4517    * - Key
4518      - Value
4519
4520    * - ``Objective-C Version``
4521      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4522
4523    * - ``Objective-C Image Info Version``
4524      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4525        always 0.
4526
4527    * - ``Objective-C Image Info Section``
4528      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4529        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4530        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4531        Objective-C ABI version 2.
4532
4533    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4534      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4535        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4536        collection supported.
4537
4538    * - ``Objective-C GC Only``
4539      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4540        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4541        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4542
4543 Some important flag interactions:
4544
4545 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4546    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4547    2, then the resulting module has the
4548    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4549 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4550    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4551
4552 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4553 --------------------------------------------
4554
4555 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4556 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4557 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4558 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4559
4560 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4561 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4562 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4563 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4564 list of metadata strings defining linker options.
4565
4566 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4567 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4568 framework::
4569
4570     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4571        !{
4572           !{ !"-lz" },
4573           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4574     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4575
4576 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4577 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4578 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4579 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4580 assembly writer or object file emitter.
4581
4582 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4583 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4584 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4585
4586 C type width Module Flags Metadata
4587 ----------------------------------
4588
4589 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4590 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4591 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4592 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4593 width.
4594
4595 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4596 flags metadata, using the following key-value pairs:
4597
4598 .. list-table::
4599    :header-rows: 1
4600    :widths: 30 70
4601
4602    * - Key
4603      - Value
4604
4605    * - short_wchar
4606      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4607        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4608
4609    * - short_enum
4610      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4611        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4612          represent all of its values.
4613
4614 For example, the following metadata section specifies that the module was
4615 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4616 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4617
4618     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4619     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4620     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4621
4622 .. _intrinsicglobalvariables:
4623
4624 Intrinsic Global Variables
4625 ==========================
4626
4627 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4628 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4629 All globals of this sort should have a section specified as
4630 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4631 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4632
4633 .. _gv_llvmused:
4634
4635 The '``llvm.used``' Global Variable
4636 -----------------------------------
4637
4638 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4639 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4640 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4641 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4642 use of it is:
4643
4644 .. code-block:: llvm
4645
4646     @X = global i8 4
4647     @Y = global i32 123
4648
4649     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4650        i8* @X,
4651        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4652     ], section "llvm.metadata"
4653
4654 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4655 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4656 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4657 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4658 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4659 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4660 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4661
4662 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4663 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4664 molesting the symbol.
4665
4666 .. _gv_llvmcompilerused:
4667
4668 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4669 --------------------------------------------
4670
4671 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4672 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4673 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4674 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4675 by ``@llvm.used``.
4676
4677 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4678 and should not be exposed to source languages.
4679
4680 .. _gv_llvmglobalctors:
4681
4682 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4683 -------------------------------------------
4684
4685 .. code-block:: llvm
4686
4687     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4688     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4689
4690 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4691 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4692 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4693 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4694 functions with the same priority is not defined.
4695
4696 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4697 or function, the initializer function will only run if the associated
4698 data from the current module is not discarded.
4699
4700 .. _llvmglobaldtors:
4701
4702 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4703 -------------------------------------------
4704
4705 .. code-block:: llvm
4706
4707     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4708     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4709
4710 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4711 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4712 The functions referenced by this array will be called in descending
4713 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4714 order of functions with the same priority is not defined.
4715
4716 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4717 or function, the destructor function will only run if the associated
4718 data from the current module is not discarded.
4719
4720 Instruction Reference
4721 =====================
4722
4723 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4724 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4725 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4726 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4727 :ref:`other instructions <otherops>`.
4728
4729 .. _terminators:
4730
4731 Terminator Instructions
4732 -----------------------
4733
4734 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4735 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4736 block should be executed after the current block is finished. These
4737 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4738 control flow, not values (the one exception being the
4739 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4740
4741 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4742 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4743 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4744 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4745 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4746 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4747 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4748 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4749 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4750
4751 .. _i_ret:
4752
4753 '``ret``' Instruction
4754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4755
4756 Syntax:
4757 """""""
4758
4759 ::
4760
4761       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4762       ret void                 ; Return from void function
4763
4764 Overview:
4765 """""""""
4766
4767 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4768 a value) from a function back to the caller.
4769
4770 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4771 value and then causes control flow, and one that just causes control
4772 flow to occur.
4773
4774 Arguments:
4775 """"""""""
4776
4777 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4778 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4779 class <t_firstclass>`' type.
4780
4781 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4782 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4783 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4784 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4785 value.
4786
4787 Semantics:
4788 """"""""""
4789
4790 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4791 the calling function's context. If the caller is a
4792 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4793 instruction after the call. If the caller was an
4794 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4795 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4796 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4797 value.
4798
4799 Example:
4800 """"""""
4801
4802 .. code-block:: llvm
4803
4804       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4805       ret void                        ; Return from a void function
4806       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4807
4808 .. _i_br:
4809
4810 '``br``' Instruction
4811 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4812
4813 Syntax:
4814 """""""
4815
4816 ::
4817
4818       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4819       br label <dest>          ; Unconditional branch
4820
4821 Overview:
4822 """""""""
4823
4824 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4825 different basic block in the current function. There are two forms of
4826 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4827 unconditional branch.
4828
4829 Arguments:
4830 """"""""""
4831
4832 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4833 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4834 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4835
4836 Semantics:
4837 """"""""""
4838
4839 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4840 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4841 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4842 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4843
4844 Example:
4845 """"""""
4846
4847 .. code-block:: llvm
4848
4849     Test:
4850       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4851       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4852     IfEqual:
4853       ret i32 1
4854     IfUnequal:
4855       ret i32 0
4856
4857 .. _i_switch:
4858
4859 '``switch``' Instruction
4860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4861
4862 Syntax:
4863 """""""
4864
4865 ::
4866
4867       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4868
4869 Overview:
4870 """""""""
4871
4872 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4873 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4874 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4875 destinations.
4876
4877 Arguments:
4878 """"""""""
4879
4880 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4881 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4882 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4883 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4884
4885 Semantics:
4886 """"""""""
4887
4888 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4889 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4890 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4891 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4892 to the default destination.
4893
4894 Implementation:
4895 """""""""""""""
4896
4897 Depending on properties of the target machine and the particular
4898 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4899 different ways. For example, it could be generated as a series of
4900 chained conditional branches or with a lookup table.
4901
4902 Example:
4903 """"""""
4904
4905 .. code-block:: llvm
4906
4907      ; Emulate a conditional br instruction
4908      %Val = zext i1 %value to i32
4909      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4910
4911      ; Emulate an unconditional br instruction
4912      switch i32 0, label %dest [ ]
4913
4914      ; Implement a jump table:
4915      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4916                                          i32 1, label %onone
4917                                          i32 2, label %ontwo ]
4918
4919 .. _i_indirectbr:
4920
4921 '``indirectbr``' Instruction
4922 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4923
4924 Syntax:
4925 """""""
4926
4927 ::
4928
4929       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4930
4931 Overview:
4932 """""""""
4933
4934 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4935 label within the current function, whose address is specified by
4936 "``address``". Address must be derived from a
4937 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4938
4939 Arguments:
4940 """"""""""
4941
4942 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4943 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4944 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4945 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4946
4947 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4948 accurate understanding of the CFG.
4949
4950 Semantics:
4951 """"""""""
4952
4953 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4954 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4955 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4956 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4957
4958 Implementation:
4959 """""""""""""""
4960
4961 This is typically implemented with a jump through a register.
4962
4963 Example:
4964 """"""""
4965
4966 .. code-block:: llvm
4967
4968      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4969
4970 .. _i_invoke:
4971
4972 '``invoke``' Instruction
4973 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4974
4975 Syntax:
4976 """""""
4977
4978 ::
4979
4980       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4981                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4982
4983 Overview:
4984 """""""""
4985
4986 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4987 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4988 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4989 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4990 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4991 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4992 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4993 nearest "exception" label.
4994
4995 The '``exception``' label is a `landing
4996 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4997 '``exception``' label is required to have the
4998 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4999 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5000 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5001 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5002 instruction, so that the important information contained within the
5003 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5004
5005 Arguments:
5006 """"""""""
5007
5008 This instruction requires several arguments:
5009
5010 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5011    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5012    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5013 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5014    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5015    are valid here.
5016 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5017    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5018    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5019    branching off an arbitrary pointer to function value.
5020 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5021    function to be invoked.
5022 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5023    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5024    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5025    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5026    extra arguments can be specified.
5027 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5028    executes a '``ret``' instruction.
5029 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5030    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5031    mechanism.
5032 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5033    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5034    attributes are valid here.
5035
5036 Semantics:
5037 """"""""""
5038
5039 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5040 instruction in most regards. The primary difference is that it
5041 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5042 library to unwind the stack.
5043
5044 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5045 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5046 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5047 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5048
5049 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5050 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5051 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5052 return value is available.
5053
5054 Example:
5055 """"""""
5056
5057 .. code-block:: llvm
5058
5059       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5060                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5061       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5062                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5063
5064 .. _i_resume:
5065
5066 '``resume``' Instruction
5067 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5068
5069 Syntax:
5070 """""""
5071
5072 ::
5073
5074       resume <type> <value>
5075
5076 Overview:
5077 """""""""
5078
5079 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5080 successors.
5081
5082 Arguments:
5083 """"""""""
5084
5085 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5086 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5087 function.
5088
5089 Semantics:
5090 """"""""""
5091
5092 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5093 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5094 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5095
5096 Example:
5097 """"""""
5098
5099 .. code-block:: llvm
5100
5101       resume { i8*, i32 } %exn
5102
5103 .. _i_catchpad:
5104
5105 '``catchpad``' Instruction
5106 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5107
5108 Syntax:
5109 """""""
5110
5111 ::
5112
5113       <resultval> = catchpad <resultty> [<args>*]
5114           to label <normal label> unwind label <exception label>
5115
5116 Overview:
5117 """""""""
5118
5119 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5120 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5121 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5122 control to catch an exception.
5123 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5124 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5125 exception.  Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5126 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5127 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5128 portion of a ``try``/``catch`` sequence. It defines values supplied by
5129 the :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the
5130 function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5131
5132 Arguments:
5133 """"""""""
5134
5135 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5136 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5137
5138 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5139 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5140 label to transfer control to if it doesn't.
5141
5142 Semantics:
5143 """"""""""
5144
5145 The '``catchpad``' instruction defines the values which are set by the
5146 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
5147 therefore the "result type" of the ``catchpad`` instruction. As with
5148 calling conventions, how the personality function results are
5149 represented in LLVM IR is target specific.
5150
5151 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5152 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5153 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5154
5155 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5156
5157 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5158    an exceptional instruction.
5159 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5160    first non-PHI instruction.
5161 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5162    catch-end block.
5163 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5164    catch block.
5165 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5166    '``catchpad``' instruction.
5167 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5168    ``cleanupret`` without first executing a ``catchret`` and a subsequent
5169    ``cleanuppad``.
5170 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5171    ``ret`` without first executing a ``catchret``.
5172
5173 Example:
5174 """"""""
5175
5176 .. code-block:: llvm
5177
5178       ;; A catch block which can catch an integer.
5179       %res = catchpad { i8*, i32 } [i8** @_ZTIi]
5180         to label %int.handler unwind label %terminate
5181
5182 .. _i_catchendpad:
5183
5184 '``catchendpad``' Instruction
5185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5186
5187 Syntax:
5188 """""""
5189
5190 ::
5191
5192       catchendpad unwind label <nextaction>
5193       catchendpad unwind to caller
5194
5195 Overview:
5196 """""""""
5197
5198 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5199 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5200 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5201 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5202
5203 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5204 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5205 in-flight exception.
5206
5207 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5208 its parent function.  The
5209 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5210 exception handling actions in the caller.
5211
5212 Arguments:
5213 """"""""""
5214
5215 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5216 where control should transfer to if none of the preceding
5217 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5218
5219 Semantics:
5220 """"""""""
5221
5222 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5223 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5224 control is transfered to ``nextaction`` if it is present.  If it is not
5225 present, control is transfered to the caller.
5226
5227 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5228
5229 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5230    an exceptional instruction.
5231 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5232    first non-PHI instruction.
5233 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5234    catch block.
5235 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5236    '``catchendpad``' instruction.
5237 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5238 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5239    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad``.
5240
5241 Example:
5242 """"""""
5243
5244 .. code-block:: llvm
5245
5246       catchendpad unwind label %terminate
5247       catchendpad unwind to caller
5248
5249 .. _i_catchret:
5250
5251 '``catchret``' Instruction
5252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5253
5254 Syntax:
5255 """""""
5256
5257 ::
5258
5259       catchret label <normal>
5260
5261 Overview:
5262 """""""""
5263
5264 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5265 single successor.
5266
5267
5268 Arguments:
5269 """"""""""
5270
5271 The '``catchret``' instruction requires one argument which specifies
5272 where control will transfer to next.
5273
5274 Semantics:
5275 """"""""""
5276
5277 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5278 whose unwinding was interrupted with a
5279 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5280 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5281 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5282 Control then transfers to ``normal``.
5283
5284 Example:
5285 """"""""
5286
5287 .. code-block:: llvm
5288
5289       catchret label %continue
5290
5291 .. _i_cleanupret:
5292
5293 '``cleanupret``' Instruction
5294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5295
5296 Syntax:
5297 """""""
5298
5299 ::
5300
5301       cleanupret <type> <value> unwind label <continue>
5302       cleanupret <type> <value> unwind to caller
5303
5304 Overview:
5305 """""""""
5306
5307 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5308 an optional successor.
5309
5310
5311 Arguments:
5312 """"""""""
5313
5314 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which must have the
5315 same type as the result of any '``cleanuppad``' instruction in the same
5316 function.  It also has an optional successor,  ``continue``.
5317
5318 Semantics:
5319 """"""""""
5320
5321 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5322 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5323 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5324 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5325
5326 Example:
5327 """"""""
5328
5329 .. code-block:: llvm
5330
5331       cleanupret void unwind to caller
5332       cleanupret { i8*, i32 } %exn unwind label %continue
5333
5334 .. _i_terminatepad:
5335
5336 '``terminatepad``' Instruction
5337 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5338
5339 Syntax:
5340 """""""
5341
5342 ::
5343
5344       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5345       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5346
5347 Overview:
5348 """""""""
5349
5350 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5351 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5352 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5353 terminate the program.
5354 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5355 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5356 program.  Control is transferred to the ``exception`` label if the
5357 personality routine decides not to terminate the program for the
5358 in-flight exception.
5359
5360 Arguments:
5361 """"""""""
5362
5363 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5364 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5365
5366 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5367 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5368
5369 Semantics:
5370 """"""""""
5371
5372 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5373 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5374 then control is transfered to the ``exception`` basic block.  Otherwise,
5375 the program is terminated via personality-specific means.  Typically,
5376 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5377 personality should defer to in order to terminate the program.
5378
5379 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5380
5381 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5382    an exceptional instruction.
5383 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5384    first non-PHI instruction.
5385 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5386    terminate block.
5387 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5388    '``terminatepad``' instruction.
5389
5390 Example:
5391 """"""""
5392
5393 .. code-block:: llvm
5394
5395       ;; A terminate block which only permits integers.
5396       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5397
5398 .. _i_unreachable:
5399
5400 '``unreachable``' Instruction
5401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5402
5403 Syntax:
5404 """""""
5405
5406 ::
5407
5408       unreachable
5409
5410 Overview:
5411 """""""""
5412
5413 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5414 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5415 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5416 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5417
5418 Semantics:
5419 """"""""""
5420
5421 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5422
5423 .. _binaryops:
5424
5425 Binary Operations
5426 -----------------
5427
5428 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5429 They require two operands of the same type, execute an operation on
5430 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5431 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5432 result value has the same type as its operands.
5433
5434 There are several different binary operators:
5435
5436 .. _i_add:
5437
5438 '``add``' Instruction
5439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5440
5441 Syntax:
5442 """""""
5443
5444 ::
5445
5446       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5447       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5448       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5449       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5450
5451 Overview:
5452 """""""""
5453
5454 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5455
5456 Arguments:
5457 """"""""""
5458
5459 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5460 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5461 arguments must have identical types.
5462
5463 Semantics:
5464 """"""""""
5465
5466 The value produced is the integer sum of the two operands.
5467
5468 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5469 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5470 the result.
5471
5472 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5473 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5474
5475 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5476 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5477 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5478 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5479
5480 Example:
5481 """"""""
5482
5483 .. code-block:: llvm
5484
5485       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5486
5487 .. _i_fadd:
5488
5489 '``fadd``' Instruction
5490 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5491
5492 Syntax:
5493 """""""
5494
5495 ::
5496
5497       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5498
5499 Overview:
5500 """""""""
5501
5502 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5503
5504 Arguments:
5505 """"""""""
5506
5507 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5508 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5509 Both arguments must have identical types.
5510
5511 Semantics:
5512 """"""""""
5513
5514 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5515 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5516 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5517 optimizations:
5518
5519 Example:
5520 """"""""
5521
5522 .. code-block:: llvm
5523
5524       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5525
5526 '``sub``' Instruction
5527 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5528
5529 Syntax:
5530 """""""
5531
5532 ::
5533
5534       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5535       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5536       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5537       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5538
5539 Overview:
5540 """""""""
5541
5542 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5543
5544 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5545 instruction present in most other intermediate representations.
5546
5547 Arguments:
5548 """"""""""
5549
5550 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5551 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5552 arguments must have identical types.
5553
5554 Semantics:
5555 """"""""""
5556
5557 The value produced is the integer difference of the two operands.
5558
5559 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5560 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5561 the result.
5562
5563 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5564 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5565
5566 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5567 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5568 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5569 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5570
5571 Example:
5572 """"""""
5573
5574 .. code-block:: llvm
5575
5576       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5577       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5578
5579 .. _i_fsub:
5580
5581 '``fsub``' Instruction
5582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5583
5584 Syntax:
5585 """""""
5586
5587 ::
5588
5589       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5590
5591 Overview:
5592 """""""""
5593
5594 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5595
5596 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5597 instruction present in most other intermediate representations.
5598
5599 Arguments:
5600 """"""""""
5601
5602 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5603 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5604 Both arguments must have identical types.
5605
5606 Semantics:
5607 """"""""""
5608
5609 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5610 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5611 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5612 unsafe floating point optimizations:
5613
5614 Example:
5615 """"""""
5616
5617 .. code-block:: llvm
5618
5619       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5620       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5621
5622 '``mul``' Instruction
5623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5624
5625 Syntax:
5626 """""""
5627
5628 ::
5629
5630       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5631       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5632       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5633       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5634
5635 Overview:
5636 """""""""
5637
5638 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5639
5640 Arguments:
5641 """"""""""
5642
5643 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5644 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5645 arguments must have identical types.
5646
5647 Semantics:
5648 """"""""""
5649
5650 The value produced is the integer product of the two operands.
5651
5652 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5653 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5654 bit width of the result.
5655
5656 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5657 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5658 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5659 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5660 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5661 product.
5662
5663 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5664 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5665 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5666 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5667
5668 Example:
5669 """"""""
5670
5671 .. code-block:: llvm
5672
5673       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5674
5675 .. _i_fmul:
5676
5677 '``fmul``' Instruction
5678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5679
5680 Syntax:
5681 """""""
5682
5683 ::
5684
5685       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5686
5687 Overview:
5688 """""""""
5689
5690 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5691
5692 Arguments:
5693 """"""""""
5694
5695 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5696 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5697 Both arguments must have identical types.
5698
5699 Semantics:
5700 """"""""""
5701
5702 The value produced is the floating point product of the two operands.
5703 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5704 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5705 unsafe floating point optimizations:
5706
5707 Example:
5708 """"""""
5709
5710 .. code-block:: llvm
5711
5712       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5713
5714 '``udiv``' Instruction
5715 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5716
5717 Syntax:
5718 """""""
5719
5720 ::
5721
5722       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5723       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5724
5725 Overview:
5726 """""""""
5727
5728 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5729
5730 Arguments:
5731 """"""""""
5732
5733 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5734 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5735 arguments must have identical types.
5736
5737 Semantics:
5738 """"""""""
5739
5740 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5741
5742 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5743 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5744
5745 Division by zero leads to undefined behavior.
5746
5747 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5748 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5749 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5750
5751 Example:
5752 """"""""
5753
5754 .. code-block:: llvm
5755
5756       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5757
5758 '``sdiv``' Instruction
5759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5760
5761 Syntax:
5762 """""""
5763
5764 ::
5765
5766       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5767       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5768
5769 Overview:
5770 """""""""
5771
5772 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5773
5774 Arguments:
5775 """"""""""
5776
5777 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5778 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5779 arguments must have identical types.
5780
5781 Semantics:
5782 """"""""""
5783
5784 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5785 rounded towards zero.
5786
5787 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5788 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5789
5790 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5791 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5792 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5793
5794 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5795 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5796
5797 Example:
5798 """"""""
5799
5800 .. code-block:: llvm
5801
5802       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5803
5804 .. _i_fdiv:
5805
5806 '``fdiv``' Instruction
5807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5808
5809 Syntax:
5810 """""""
5811
5812 ::
5813
5814       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5815
5816 Overview:
5817 """""""""
5818
5819 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5820
5821 Arguments:
5822 """"""""""
5823
5824 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5825 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5826 Both arguments must have identical types.
5827
5828 Semantics:
5829 """"""""""
5830
5831 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5832 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5833 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5834 unsafe floating point optimizations:
5835
5836 Example:
5837 """"""""
5838
5839 .. code-block:: llvm
5840
5841       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5842
5843 '``urem``' Instruction
5844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5845
5846 Syntax:
5847 """""""
5848
5849 ::
5850
5851       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5852
5853 Overview:
5854 """""""""
5855
5856 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5857 division of its two arguments.
5858
5859 Arguments:
5860 """"""""""
5861
5862 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5863 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5864 arguments must have identical types.
5865
5866 Semantics:
5867 """"""""""
5868
5869 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5870 This instruction always performs an unsigned division to get the
5871 remainder.
5872
5873 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5874 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5875
5876 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5877
5878 Example:
5879 """"""""
5880
5881 .. code-block:: llvm
5882
5883       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5884
5885 '``srem``' Instruction
5886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5887
5888 Syntax:
5889 """""""
5890
5891 ::
5892
5893       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5894
5895 Overview:
5896 """""""""
5897
5898 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5899 division of its two operands. This instruction can also take
5900 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5901 must be integers.
5902
5903 Arguments:
5904 """"""""""
5905
5906 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5907 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5908 arguments must have identical types.
5909
5910 Semantics:
5911 """"""""""
5912
5913 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5914 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5915 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5916 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5917 difference, see `The Math
5918 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5919 table of how this is implemented in various languages, please see
5920 `Wikipedia: modulo
5921 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5922
5923 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5924 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5925
5926 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5927 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5928 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5929 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5930 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5931 result of the division and the remainder.)
5932
5933 Example:
5934 """"""""
5935
5936 .. code-block:: llvm
5937
5938       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5939
5940 .. _i_frem:
5941
5942 '``frem``' Instruction
5943 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5944
5945 Syntax:
5946 """""""
5947
5948 ::
5949
5950       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5951
5952 Overview:
5953 """""""""
5954
5955 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5956 its two operands.
5957
5958 Arguments:
5959 """"""""""
5960
5961 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5962 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5963 Both arguments must have identical types.
5964
5965 Semantics:
5966 """"""""""
5967
5968 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5969 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5970 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5971 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5972
5973 Example:
5974 """"""""
5975
5976 .. code-block:: llvm
5977
5978       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5979
5980 .. _bitwiseops:
5981
5982 Bitwise Binary Operations
5983 -------------------------
5984
5985 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5986 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5987 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5988 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5989 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5990
5991 '``shl``' Instruction
5992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5993
5994 Syntax:
5995 """""""
5996
5997 ::
5998
5999       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6000       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6001       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6002       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6003
6004 Overview:
6005 """""""""
6006
6007 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6008 a specified number of bits.
6009
6010 Arguments:
6011 """"""""""
6012
6013 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6014 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6015 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6016
6017 Semantics:
6018 """"""""""
6019
6020 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6021 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6022 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6023 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6024 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6025 in ``op2``.
6026
6027 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6028 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6029 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6030 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6031 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6032 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6033 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6034
6035 Example:
6036 """"""""
6037
6038 .. code-block:: llvm
6039
6040       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6041       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6042       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6043       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6044       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6045
6046 '``lshr``' Instruction
6047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6048
6049 Syntax:
6050 """""""
6051
6052 ::
6053
6054       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6055       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6056
6057 Overview:
6058 """""""""
6059
6060 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6061 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6062
6063 Arguments:
6064 """"""""""
6065
6066 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6067 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6068 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6069
6070 Semantics:
6071 """"""""""
6072
6073 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6074 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6075 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6076 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6077 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6078 corresponding shift amount in ``op2``.
6079
6080 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6081 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6082 non-zero.
6083
6084 Example:
6085 """"""""
6086
6087 .. code-block:: llvm
6088
6089       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6090       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6091       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6092       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6093       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6094       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6095
6096 '``ashr``' Instruction
6097 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6098
6099 Syntax:
6100 """""""
6101
6102 ::
6103
6104       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6105       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6106
6107 Overview:
6108 """""""""
6109
6110 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6111 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6112 extension.
6113
6114 Arguments:
6115 """"""""""
6116
6117 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6118 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6119 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6120
6121 Semantics:
6122 """"""""""
6123
6124 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6125 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6126 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6127 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6128 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6129 corresponding shift amount in ``op2``.
6130
6131 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6132 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6133 non-zero.
6134
6135 Example:
6136 """"""""
6137
6138 .. code-block:: llvm
6139
6140       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6141       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6142       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6143       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6144       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6145       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6146
6147 '``and``' Instruction
6148 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6149
6150 Syntax:
6151 """""""
6152
6153 ::
6154
6155       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6156
6157 Overview:
6158 """""""""
6159
6160 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6161 operands.
6162
6163 Arguments:
6164 """"""""""
6165
6166 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6167 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6168 arguments must have identical types.
6169
6170 Semantics:
6171 """"""""""
6172
6173 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6174
6175 +-----+-----+-----+
6176 | In0 | In1 | Out |
6177 +-----+-----+-----+
6178 |   0 |   0 |   0 |
6179 +-----+-----+-----+
6180 |   0 |   1 |   0 |
6181 +-----+-----+-----+
6182 |   1 |   0 |   0 |
6183 +-----+-----+-----+
6184 |   1 |   1 |   1 |
6185 +-----+-----+-----+
6186
6187 Example:
6188 """"""""
6189
6190 .. code-block:: llvm
6191
6192       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6193       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6194       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6195
6196 '``or``' Instruction
6197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6198
6199 Syntax:
6200 """""""
6201
6202 ::
6203
6204       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6205
6206 Overview:
6207 """""""""
6208
6209 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6210 two operands.
6211
6212 Arguments:
6213 """"""""""
6214
6215 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6216 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6217 arguments must have identical types.
6218
6219 Semantics:
6220 """"""""""
6221
6222 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6223
6224 +-----+-----+-----+
6225 | In0 | In1 | Out |
6226 +-----+-----+-----+
6227 |   0 |   0 |   0 |
6228 +-----+-----+-----+
6229 |   0 |   1 |   1 |
6230 +-----+-----+-----+
6231 |   1 |   0 |   1 |
6232 +-----+-----+-----+
6233 |   1 |   1 |   1 |
6234 +-----+-----+-----+
6235
6236 Example:
6237 """"""""
6238
6239 ::
6240
6241       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6242       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6243       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6244
6245 '``xor``' Instruction
6246 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6247
6248 Syntax:
6249 """""""
6250
6251 ::
6252
6253       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6254
6255 Overview:
6256 """""""""
6257
6258 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6259 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6260 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6261
6262 Arguments:
6263 """"""""""
6264
6265 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6266 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6267 arguments must have identical types.
6268
6269 Semantics:
6270 """"""""""
6271
6272 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6273
6274 +-----+-----+-----+
6275 | In0 | In1 | Out |
6276 +-----+-----+-----+
6277 |   0 |   0 |   0 |
6278 +-----+-----+-----+
6279 |   0 |   1 |   1 |
6280 +-----+-----+-----+
6281 |   1 |   0 |   1 |
6282 +-----+-----+-----+
6283 |   1 |   1 |   0 |
6284 +-----+-----+-----+
6285
6286 Example:
6287 """"""""
6288
6289 .. code-block:: llvm
6290
6291       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6292       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6293       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6294       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6295
6296 Vector Operations
6297 -----------------
6298
6299 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6300 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6301 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6302 While LLVM does directly support these vector operations, many
6303 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6304 take full advantage of a specific target.
6305
6306 .. _i_extractelement:
6307
6308 '``extractelement``' Instruction
6309 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6310
6311 Syntax:
6312 """""""
6313
6314 ::
6315
6316       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6317
6318 Overview:
6319 """""""""
6320
6321 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6322 from a vector at a specified index.
6323
6324 Arguments:
6325 """"""""""
6326
6327 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6328 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6329 the position from which to extract the element. The index may be a
6330 variable of any integer type.
6331
6332 Semantics:
6333 """"""""""
6334
6335 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6336 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6337 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6338
6339 Example:
6340 """"""""
6341
6342 .. code-block:: llvm
6343
6344       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6345
6346 .. _i_insertelement:
6347
6348 '``insertelement``' Instruction
6349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6350
6351 Syntax:
6352 """""""
6353
6354 ::
6355
6356       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6357
6358 Overview:
6359 """""""""
6360
6361 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6362 vector at a specified index.
6363
6364 Arguments:
6365 """"""""""
6366
6367 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6368 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6369 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6370 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6371 index may be a variable of any integer type.
6372
6373 Semantics:
6374 """"""""""
6375
6376 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6377 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6378 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6379 undefined.
6380
6381 Example:
6382 """"""""
6383
6384 .. code-block:: llvm
6385
6386       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6387
6388 .. _i_shufflevector:
6389
6390 '``shufflevector``' Instruction
6391 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6392
6393 Syntax:
6394 """""""
6395
6396 ::
6397
6398       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6399
6400 Overview:
6401 """""""""
6402
6403 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6404 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6405 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6406
6407 Arguments:
6408 """"""""""
6409
6410 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6411 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6412 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6413 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6414 same as the element type of the first two operands.
6415
6416 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6417 constant integer or undef values.
6418
6419 Semantics:
6420 """"""""""
6421
6422 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6423 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6424 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6425 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6426 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6427 only one vector.
6428
6429 Example:
6430 """"""""
6431
6432 .. code-block:: llvm
6433
6434       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6435                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6436       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6437                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6438       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6439                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6440       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6441                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6442
6443 Aggregate Operations
6444 --------------------
6445
6446 LLVM supports several instructions for working with
6447 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6448
6449 .. _i_extractvalue:
6450
6451 '``extractvalue``' Instruction
6452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6453
6454 Syntax:
6455 """""""
6456
6457 ::
6458
6459       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6460
6461 Overview:
6462 """""""""
6463
6464 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6465 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6466
6467 Arguments:
6468 """"""""""
6469
6470 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6471 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6472 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6473 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6474
6475 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6476
6477 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6478    omitted and assumed to be zero.
6479 -  At least one index must be specified.
6480 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6481
6482 Semantics:
6483 """"""""""
6484
6485 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6486 the index operands.
6487
6488 Example:
6489 """"""""
6490
6491 .. code-block:: llvm
6492
6493       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6494
6495 .. _i_insertvalue:
6496
6497 '``insertvalue``' Instruction
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6511 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6517 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6518 a first-class value to insert. The following operands are constant
6519 indices indicating the position at which to insert the value in a
6520 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6521 to insert must have the same type as the value identified by the
6522 indices.
6523
6524 Semantics:
6525 """"""""""
6526
6527 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6528 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6529 indices is that of ``elt``.
6530
6531 Example:
6532 """"""""
6533
6534 .. code-block:: llvm
6535
6536       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6537       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6538       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6539
6540 .. _memoryops:
6541
6542 Memory Access and Addressing Operations
6543 ---------------------------------------
6544
6545 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6546 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6547 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6548 memory in LLVM.
6549
6550 .. _i_alloca:
6551
6552 '``alloca``' Instruction
6553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6554
6555 Syntax:
6556 """""""
6557
6558 ::
6559
6560       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6561
6562 Overview:
6563 """""""""
6564
6565 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6566 currently executing function, to be automatically released when this
6567 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6568 generic address space (address space zero).
6569
6570 Arguments:
6571 """"""""""
6572
6573 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6574 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6575 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6576 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6577 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6578 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6579 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6580 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6581 boundary compatible with the type.
6582
6583 '``type``' may be any sized type.
6584
6585 Semantics:
6586 """"""""""
6587
6588 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6589 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6590 memory is automatically released when the function returns. The
6591 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6592 variables that must have an address available. When the function returns
6593 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6594 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6595 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6596 is not specified.
6597
6598 Example:
6599 """"""""
6600
6601 .. code-block:: llvm
6602
6603       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6604       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6605       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6606       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6607
6608 .. _i_load:
6609
6610 '``load``' Instruction
6611 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6612
6613 Syntax:
6614 """""""
6615
6616 ::
6617
6618       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6619       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6620       !<index> = !{ i32 1 }
6621
6622 Overview:
6623 """""""""
6624
6625 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6626
6627 Arguments:
6628 """"""""""
6629
6630 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6631 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6632 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6633 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6634 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6635 operations <volatile>`.
6636
6637 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6638 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6639 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6640 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6641 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6642 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6643 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6644 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6645 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6646 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6647 any defined semantics for atomic loads.
6648
6649 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6650 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6651 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6652 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6653 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6654 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6655 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6656 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6657
6658 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6659 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6660 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6661 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6662 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6663 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6664 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6665
6666 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6667 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6668 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6669 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6670 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6671 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6672 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6673 its value is henceforth unchanging.
6674
6675 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6676 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6677 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6678 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6679 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6680 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
6681 to loads of a pointer type.
6682
6683 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6684 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6685 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
6686 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6687 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6688 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
6689 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6690 to loads of a pointer type.
6691
6692 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6693 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6694 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
6695 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6696 dereferenceable or null.
6697 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6698 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
6699 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6700 to loads of a pointer type.
6701
6702 Semantics:
6703 """"""""""
6704
6705 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6706 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6707 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6708 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6709 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6710 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6711 written using a store of the same type.
6712
6713 Examples:
6714 """""""""
6715
6716 .. code-block:: llvm
6717
6718       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6719       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6720       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6721
6722 .. _i_store:
6723
6724 '``store``' Instruction
6725 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6726
6727 Syntax:
6728 """""""
6729
6730 ::
6731
6732       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6733       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6734
6735 Overview:
6736 """""""""
6737
6738 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6739
6740 Arguments:
6741 """"""""""
6742
6743 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6744 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6745 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6746 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6747 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6748 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6749 operations <volatile>`.
6750
6751 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6752 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6753 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6754 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6755 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6756 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6757 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6758 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6759 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6760 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6761 have any defined semantics for atomic stores.
6762
6763 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6764 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6765 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6766 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6767 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6768 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6769 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6770 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6771
6772 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6773 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6774 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6775 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6776 be reused in the cache. The code generator may select special
6777 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6778 x86.
6779
6780 Semantics:
6781 """"""""""
6782
6783 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6784 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6785 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6786 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6787 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6788 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6789 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6790 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6791
6792 Example:
6793 """"""""
6794
6795 .. code-block:: llvm
6796
6797       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6798       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6799       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6800
6801 .. _i_fence:
6802
6803 '``fence``' Instruction
6804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6805
6806 Syntax:
6807 """""""
6808
6809 ::
6810
6811       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6812
6813 Overview:
6814 """""""""
6815
6816 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6817 between operations.
6818
6819 Arguments:
6820 """"""""""
6821
6822 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6823 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6824 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6825
6826 Semantics:
6827 """"""""""
6828
6829 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6830 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6831 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6832 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6833 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6834 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6835 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6836 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6837 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6838 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6839 *happens-before* edge.
6840
6841 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6842 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6843 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6844
6845 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6846 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6847 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6848
6849 Example:
6850 """"""""
6851
6852 .. code-block:: llvm
6853
6854       fence acquire                          ; yields void
6855       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6856
6857 .. _i_cmpxchg:
6858
6859 '``cmpxchg``' Instruction
6860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6861
6862 Syntax:
6863 """""""
6864
6865 ::
6866
6867       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6868
6869 Overview:
6870 """""""""
6871
6872 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6873 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6874 equal, it tries to store a new value into the memory.
6875
6876 Arguments:
6877 """"""""""
6878
6879 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6880 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6881 address, and a new value to place at that address if the compared values
6882 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6883 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6884 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6885 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6886 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6887 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6888 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6889
6890 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6891 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6892 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6893 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6894 ``release`` or ``acq_rel``.
6895
6896 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6897 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6898 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6899 respect to all other code in the system.
6900
6901 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6902 equal to the size in memory of the operand.
6903
6904 Semantics:
6905 """"""""""
6906
6907 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6908 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6909 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6910 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6911
6912 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6913 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6914 matched.
6915
6916 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6917 if the value loaded equals ``cmp``.
6918
6919 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6920 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6921 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6922
6923 Example:
6924 """"""""
6925
6926 .. code-block:: llvm
6927
6928     entry:
6929       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6930       br label %loop
6931
6932     loop:
6933       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6934       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6935       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6936       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6937       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6938       br i1 %success, label %done, label %loop
6939
6940     done:
6941       ...
6942
6943 .. _i_atomicrmw:
6944
6945 '``atomicrmw``' Instruction
6946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6947
6948 Syntax:
6949 """""""
6950
6951 ::
6952
6953       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6954
6955 Overview:
6956 """""""""
6957
6958 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6959
6960 Arguments:
6961 """"""""""
6962
6963 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6964 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6965 operation. The operation must be one of the following keywords:
6966
6967 -  xchg
6968 -  add
6969 -  sub
6970 -  and
6971 -  nand
6972 -  or
6973 -  xor
6974 -  max
6975 -  min
6976 -  umax
6977 -  umin
6978
6979 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6980 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6981 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6982 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6983 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6984 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6985 operations <volatile>`.
6986
6987 Semantics:
6988 """"""""""
6989
6990 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6991 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6992 value at the location is returned. The modification is specified by the
6993 operation argument:
6994
6995 -  xchg: ``*ptr = val``
6996 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6997 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6998 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6999 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7000 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7001 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7002 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7003 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7004 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7005    comparison)
7006 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7007    comparison)
7008
7009 Example:
7010 """"""""
7011
7012 .. code-block:: llvm
7013
7014       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7015
7016 .. _i_getelementptr:
7017
7018 '``getelementptr``' Instruction
7019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7020
7021 Syntax:
7022 """""""
7023
7024 ::
7025
7026       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7027       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7028       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7029
7030 Overview:
7031 """""""""
7032
7033 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7034 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7035 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7036 be used to calculate a vector of such addresses.
7037
7038 Arguments:
7039 """"""""""
7040
7041 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7042 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7043 base address to start from. The remaining arguments are indices
7044 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7045 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7046 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7047 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7048 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7049 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7050 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7051 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7052 would require loading the pointer before continuing calculation.
7053
7054 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7055 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7056 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7057 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7058 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7059 required to be constant. These integers are treated as signed values
7060 where relevant.
7061
7062 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7063 to LLVM:
7064
7065 .. code-block:: c
7066
7067     struct RT {
7068       char A;
7069       int B[10][20];
7070       char C;
7071     };
7072     struct ST {
7073       int X;
7074       double Y;
7075       struct RT Z;
7076     };
7077
7078     int *foo(struct ST *s) {
7079       return &s[1].Z.B[5][13];
7080     }
7081
7082 The LLVM code generated by Clang is:
7083
7084 .. code-block:: llvm
7085
7086     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7087     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7088
7089     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7090     entry:
7091       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7092       ret i32* %arrayidx
7093     }
7094
7095 Semantics:
7096 """"""""""
7097
7098 In the example above, the first index is indexing into the
7099 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7100 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7101 indexes into the third element of the structure, yielding a
7102 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7103 structure. The third index indexes into the second element of the
7104 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7105 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7106 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7107 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7108
7109 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7110 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7111 for the given testcase is equivalent to:
7112
7113 .. code-block:: llvm
7114
7115     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7116       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7117       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7118       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7119       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7120       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7121       ret i32* %t5
7122     }
7123
7124 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7125 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7126 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7127 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7128 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7129 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7130 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7131 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7132 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7133 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7134
7135 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7136 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7137 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7138 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7139 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7140 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7141 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7142 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7143 information.
7144
7145 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7146 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7147
7148 Example:
7149 """"""""
7150
7151 .. code-block:: llvm
7152
7153         ; yields [12 x i8]*:aptr
7154         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7155         ; yields i8*:vptr
7156         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7157         ; yields i8*:eptr
7158         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7159         ; yields i32*:iptr
7160         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7161
7162 Vector of pointers:
7163 """""""""""""""""""
7164
7165 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7166 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7167 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7168 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7169
7170 .. code-block:: llvm
7171
7172      ; All arguments are vectors:
7173      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7174      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7175      
7176      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7177      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7178      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7179      
7180      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7181      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7182      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7183      
7184      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7185
7186 The two following instructions are equivalent:
7187
7188 .. code-block:: llvm
7189
7190      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7191        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7192        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7193        <4 x i32> %ind4,
7194        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7195      
7196      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7197        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7198
7199 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7200 makes sense:
7201
7202 .. code-block:: c
7203
7204     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7205     double *A, B; int *C;
7206     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7207       A[i] = B[C[i]];
7208     }
7209
7210 .. code-block:: llvm
7211
7212     ; get pointers for 8 elements from array B
7213     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7214     ; load 8 elements from array B into A
7215     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7216          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7217
7218 Conversion Operations
7219 ---------------------
7220
7221 The instructions in this category are the conversion instructions
7222 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7223 various bit conversions on the operand.
7224
7225 '``trunc .. to``' Instruction
7226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7227
7228 Syntax:
7229 """""""
7230
7231 ::
7232
7233       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7234
7235 Overview:
7236 """""""""
7237
7238 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7239
7240 Arguments:
7241 """"""""""
7242
7243 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7244 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7245 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7246 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7247 types are not allowed.
7248
7249 Semantics:
7250 """"""""""
7251
7252 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7253 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7254 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7255 It will always truncate bits.
7256
7257 Example:
7258 """"""""
7259
7260 .. code-block:: llvm
7261
7262       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7263       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7264       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7265       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7266
7267 '``zext .. to``' Instruction
7268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7269
7270 Syntax:
7271 """""""
7272
7273 ::
7274
7275       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7276
7277 Overview:
7278 """""""""
7279
7280 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7281
7282 Arguments:
7283 """"""""""
7284
7285 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7286 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7287 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7288 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7289
7290 Semantics:
7291 """"""""""
7292
7293 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7294 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7295
7296 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7297
7298 Example:
7299 """"""""
7300
7301 .. code-block:: llvm
7302
7303       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7304       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7305       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7306
7307 '``sext .. to``' Instruction
7308 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7309
7310 Syntax:
7311 """""""
7312
7313 ::
7314
7315       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7316
7317 Overview:
7318 """""""""
7319
7320 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7321
7322 Arguments:
7323 """"""""""
7324
7325 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7326 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7327 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7328 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7329
7330 Semantics:
7331 """"""""""
7332
7333 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7334 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7335 of the type ``ty2``.
7336
7337 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7338
7339 Example:
7340 """"""""
7341
7342 .. code-block:: llvm
7343
7344       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7345       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7346       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7347
7348 '``fptrunc .. to``' Instruction
7349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7350
7351 Syntax:
7352 """""""
7353
7354 ::
7355
7356       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7357
7358 Overview:
7359 """""""""
7360
7361 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7362
7363 Arguments:
7364 """"""""""
7365
7366 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7367 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7368 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7369 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7370
7371 Semantics:
7372 """"""""""
7373
7374 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7375 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7376 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7377 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7378
7379 Example:
7380 """"""""
7381
7382 .. code-block:: llvm
7383
7384       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7385       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7386
7387 '``fpext .. to``' Instruction
7388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7389
7390 Syntax:
7391 """""""
7392
7393 ::
7394
7395       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7396
7397 Overview:
7398 """""""""
7399
7400 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7401 point value.
7402
7403 Arguments:
7404 """"""""""
7405
7406 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7407 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7408 to. The source type must be smaller than the destination type.
7409
7410 Semantics:
7411 """"""""""
7412
7413 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7414 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7415 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7416 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7417 *no-op cast* for a floating point cast.
7418
7419 Example:
7420 """"""""
7421
7422 .. code-block:: llvm
7423
7424       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7425       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7426
7427 '``fptoui .. to``' Instruction
7428 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7429
7430 Syntax:
7431 """""""
7432
7433 ::
7434
7435       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7436
7437 Overview:
7438 """""""""
7439
7440 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7441 integer equivalent of type ``ty2``.
7442
7443 Arguments:
7444 """"""""""
7445
7446 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7447 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7448 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7449 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7450 type with the same number of elements as ``ty``
7451
7452 Semantics:
7453 """"""""""
7454
7455 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7456 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7457 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7458 are undefined.
7459
7460 Example:
7461 """"""""
7462
7463 .. code-block:: llvm
7464
7465       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7466       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7467       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7468
7469 '``fptosi .. to``' Instruction
7470 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7471
7472 Syntax:
7473 """""""
7474
7475 ::
7476
7477       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7478
7479 Overview:
7480 """""""""
7481
7482 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7483 ``value`` to type ``ty2``.
7484
7485 Arguments:
7486 """"""""""
7487
7488 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7489 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7490 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7491 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7492 type with the same number of elements as ``ty``
7493
7494 Semantics:
7495 """"""""""
7496
7497 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7498 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7499 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7500 are undefined.
7501
7502 Example:
7503 """"""""
7504
7505 .. code-block:: llvm
7506
7507       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7508       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7509       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7510
7511 '``uitofp .. to``' Instruction
7512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7513
7514 Syntax:
7515 """""""
7516
7517 ::
7518
7519       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7520
7521 Overview:
7522 """""""""
7523
7524 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7525 and converts that value to the ``ty2`` type.
7526
7527 Arguments:
7528 """"""""""
7529
7530 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7531 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7532 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7533 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7534 type with the same number of elements as ``ty``
7535
7536 Semantics:
7537 """"""""""
7538
7539 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7540 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7541 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7542 are undefined.
7543
7544 Example:
7545 """"""""
7546
7547 .. code-block:: llvm
7548
7549       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7550       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7551
7552 '``sitofp .. to``' Instruction
7553 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7554
7555 Syntax:
7556 """""""
7557
7558 ::
7559
7560       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7561
7562 Overview:
7563 """""""""
7564
7565 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7566 converts that value to the ``ty2`` type.
7567
7568 Arguments:
7569 """"""""""
7570
7571 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7572 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7573 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7574 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7575 type with the same number of elements as ``ty``
7576
7577 Semantics:
7578 """"""""""
7579
7580 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7581 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7582 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7583 undefined.
7584
7585 Example:
7586 """"""""
7587
7588 .. code-block:: llvm
7589
7590       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7591       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7592
7593 .. _i_ptrtoint:
7594
7595 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7597
7598 Syntax:
7599 """""""
7600
7601 ::
7602
7603       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7604
7605 Overview:
7606 """""""""
7607
7608 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7609 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7610
7611 Arguments:
7612 """"""""""
7613
7614 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7615 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7616 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7617 a vector of integers type.
7618
7619 Semantics:
7620 """"""""""
7621
7622 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7623 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7624 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7625 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7626 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7627 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7628 change.
7629
7630 Example:
7631 """"""""
7632
7633 .. code-block:: llvm
7634
7635       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7636       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7637       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7638
7639 .. _i_inttoptr:
7640
7641 '``inttoptr .. to``' Instruction
7642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7643
7644 Syntax:
7645 """""""
7646
7647 ::
7648
7649       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7650
7651 Overview:
7652 """""""""
7653
7654 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7655 pointer type, ``ty2``.
7656
7657 Arguments:
7658 """"""""""
7659
7660 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7661 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7662 type.
7663
7664 Semantics:
7665 """"""""""
7666
7667 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7668 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7669 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7670 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7671 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7672 nothing is done (*no-op cast*).
7673
7674 Example:
7675 """"""""
7676
7677 .. code-block:: llvm
7678
7679       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7680       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7681       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7682       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7683
7684 .. _i_bitcast:
7685
7686 '``bitcast .. to``' Instruction
7687 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7688
7689 Syntax:
7690 """""""
7691
7692 ::
7693
7694       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7695
7696 Overview:
7697 """""""""
7698
7699 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7700 changing any bits.
7701
7702 Arguments:
7703 """"""""""
7704
7705 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7706 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7707 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7708 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7709 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
7710 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7711 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7712 long as they have the same size).
7713
7714 Semantics:
7715 """"""""""
7716
7717 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7718 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7719 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7720 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7721 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7722 pointers) types with the same address space through this instruction.
7723 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7724 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7725
7726 Example:
7727 """"""""
7728
7729 .. code-block:: llvm
7730
7731       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7732       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7733       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7734       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7735
7736 .. _i_addrspacecast:
7737
7738 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7739 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7740
7741 Syntax:
7742 """""""
7743
7744 ::
7745
7746       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7747
7748 Overview:
7749 """""""""
7750
7751 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7752 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7753
7754 Arguments:
7755 """"""""""
7756
7757 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7758 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7759 address space.
7760
7761 Semantics:
7762 """"""""""
7763
7764 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7765 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7766 value modification, depending on the target and the address space
7767 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7768 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7769 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7770 location.
7771
7772 Example:
7773 """"""""
7774
7775 .. code-block:: llvm
7776
7777       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7778       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7779       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7780
7781 .. _otherops:
7782
7783 Other Operations
7784 ----------------
7785
7786 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7787 which defy better classification.
7788
7789 .. _i_icmp:
7790
7791 '``icmp``' Instruction
7792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7793
7794 Syntax:
7795 """""""
7796
7797 ::
7798
7799       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7800
7801 Overview:
7802 """""""""
7803
7804 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7805 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7806 pointer, or pointer vector operands.
7807
7808 Arguments:
7809 """"""""""
7810
7811 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7812 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7813 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7814
7815 #. ``eq``: equal
7816 #. ``ne``: not equal
7817 #. ``ugt``: unsigned greater than
7818 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7819 #. ``ult``: unsigned less than
7820 #. ``ule``: unsigned less or equal
7821 #. ``sgt``: signed greater than
7822 #. ``sge``: signed greater or equal
7823 #. ``slt``: signed less than
7824 #. ``sle``: signed less or equal
7825
7826 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7827 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7828 must also be identical types.
7829
7830 Semantics:
7831 """"""""""
7832
7833 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7834 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7835 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7836
7837 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7838    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7839 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7840    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7841 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7842    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7843 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7844    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7845 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7846    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7847 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7848    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7849 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7850    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7851 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7852    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7853 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7854    if ``op1`` is less than ``op2``.
7855 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7856    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7857
7858 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7859 are compared as if they were integers.
7860
7861 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7862 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7863 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7864
7865 Example:
7866 """"""""
7867
7868 .. code-block:: llvm
7869
7870       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7871       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7872       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7873       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7874       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7875       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7876
7877 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7878 ``icmp`` instruction.
7879
7880 .. _i_fcmp:
7881
7882 '``fcmp``' Instruction
7883 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7884
7885 Syntax:
7886 """""""
7887
7888 ::
7889
7890       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7891
7892 Overview:
7893 """""""""
7894
7895 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7896 values based on comparison of its operands.
7897
7898 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7899 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7900
7901 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7902 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7903 compared.
7904
7905 Arguments:
7906 """"""""""
7907
7908 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7909 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7910 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7911
7912 #. ``false``: no comparison, always returns false
7913 #. ``oeq``: ordered and equal
7914 #. ``ogt``: ordered and greater than
7915 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7916 #. ``olt``: ordered and less than
7917 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7918 #. ``one``: ordered and not equal
7919 #. ``ord``: ordered (no nans)
7920 #. ``ueq``: unordered or equal
7921 #. ``ugt``: unordered or greater than
7922 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7923 #. ``ult``: unordered or less than
7924 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7925 #. ``une``: unordered or not equal
7926 #. ``uno``: unordered (either nans)
7927 #. ``true``: no comparison, always returns true
7928
7929 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7930 that either operand may be a QNAN.
7931
7932 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7933 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7934 type. They must have identical types.
7935
7936 Semantics:
7937 """"""""""
7938
7939 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7940 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7941 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7942 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7943
7944 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7945 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7946    is equal to ``op2``.
7947 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7948    is greater than ``op2``.
7949 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7950    is greater than or equal to ``op2``.
7951 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7952    is less than ``op2``.
7953 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7954    is less than or equal to ``op2``.
7955 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7956    is not equal to ``op2``.
7957 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7958 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7959    equal to ``op2``.
7960 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7961    greater than ``op2``.
7962 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7963    greater than or equal to ``op2``.
7964 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7965    less than ``op2``.
7966 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7967    less than or equal to ``op2``.
7968 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7969    not equal to ``op2``.
7970 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7971 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7972
7973 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
7974 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
7975 otherwise unsafe floating point optimizations.
7976
7977 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
7978 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
7979 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
7980 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
7981
7982 Example:
7983 """"""""
7984
7985 .. code-block:: llvm
7986
7987       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7988       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7989       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7990       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7991
7992 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7993 ``fcmp`` instruction.
7994
7995 .. _i_phi:
7996
7997 '``phi``' Instruction
7998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7999
8000 Syntax:
8001 """""""
8002
8003 ::
8004
8005       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8006
8007 Overview:
8008 """""""""
8009
8010 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8011 graph representing the function.
8012
8013 Arguments:
8014 """"""""""
8015
8016 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8017 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8018 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8019 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8020 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8021 label arguments.
8022
8023 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8024 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8025 block.
8026
8027 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8028 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8029 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8030 instruction's return value on the same edge).
8031
8032 Semantics:
8033 """"""""""
8034
8035 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8036 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8037 executed just prior to the current block.
8038
8039 Example:
8040 """"""""
8041
8042 .. code-block:: llvm
8043
8044     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8045       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8046       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8047       br label %Loop
8048
8049 .. _i_select:
8050
8051 '``select``' Instruction
8052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8053
8054 Syntax:
8055 """""""
8056
8057 ::
8058
8059       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8060
8061       selty is either i1 or {<N x i1>}
8062
8063 Overview:
8064 """""""""
8065
8066 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8067 condition, without IR-level branching.
8068
8069 Arguments:
8070 """"""""""
8071
8072 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8073 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8074 class <t_firstclass>` type.
8075
8076 Semantics:
8077 """"""""""
8078
8079 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8080 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8081 argument.
8082
8083 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8084 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8085
8086 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8087 same size, then an entire vector is selected.
8088
8089 Example:
8090 """"""""
8091
8092 .. code-block:: llvm
8093
8094       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8095
8096 .. _i_call:
8097
8098 '``call``' Instruction
8099 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8100
8101 Syntax:
8102 """""""
8103
8104 ::
8105
8106       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8107
8108 Overview:
8109 """""""""
8110
8111 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8112
8113 Arguments:
8114 """"""""""
8115
8116 This instruction requires several arguments:
8117
8118 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8119    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
8120    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
8121    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8122    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8123
8124    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8125       recursive cycle in the call graph.
8126    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8127       forwarded in place.
8128
8129    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8130    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8131    rules:
8132
8133    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8134      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8135    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8136      produced by the call or void.
8137    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
8138      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8139      in address space.
8140    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8141    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8142      returned, and inalloca, must match.
8143    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8144      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8145      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8146
8147    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8148    the following conditions are met:
8149
8150    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8151    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8152       uses value of call or is void).
8153    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8154       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8155    -  `Platform-specific constraints are
8156       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8157
8158 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8159    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8160    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8161    calling convention of the call must match the calling convention of
8162    the target function, or else the behavior is undefined.
8163 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8164    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8165    are valid here.
8166 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8167    type of the return value. Functions that return no value are marked
8168    ``void``.
8169 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8170    being invoked. The argument types must match the types implied by
8171    this signature. This type can be omitted if the function is not
8172    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8173    function.
8174 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8175    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8176    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8177    to function value.
8178 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8179    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8180    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8181    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8182    extra arguments can be specified.
8183 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8184    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8185    attributes are valid here.
8186
8187 Semantics:
8188 """"""""""
8189
8190 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8191 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8192 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8193 flow continues with the instruction after the function call, and the
8194 return value of the function is bound to the result argument.
8195
8196 Example:
8197 """"""""
8198
8199 .. code-block:: llvm
8200
8201       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8202       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8203       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8204       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8205       call void %foo(i8 97 signext)
8206
8207       %struct.A = type { i32, i8 }
8208       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8209       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8210       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8211       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8212       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8213
8214 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8215 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8216 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8217 This is something we'd like to change in the future to provide better
8218 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8219
8220 .. _i_va_arg:
8221
8222 '``va_arg``' Instruction
8223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8224
8225 Syntax:
8226 """""""
8227
8228 ::
8229
8230       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8231
8232 Overview:
8233 """""""""
8234
8235 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8236 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8237 the ``va_arg`` macro in C.
8238
8239 Arguments:
8240 """"""""""
8241
8242 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8243 argument. It returns a value of the specified argument type and
8244 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8245 type of ``va_list`` is target specific.
8246
8247 Semantics:
8248 """"""""""
8249
8250 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8251 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8252 the next argument. For more information, see the variable argument
8253 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8254
8255 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8256 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8257 function.
8258
8259 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8260 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8261
8262 Example:
8263 """"""""
8264
8265 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8266
8267 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8268 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8269 types on any target.
8270
8271 .. _i_landingpad:
8272
8273 '``landingpad``' Instruction
8274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8275
8276 Syntax:
8277 """""""
8278
8279 ::
8280
8281       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8282       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8283
8284       <clause> := catch <type> <value>
8285       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8286
8287 Overview:
8288 """""""""
8289
8290 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8291 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8292 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8293 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8294 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8295 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8296
8297 Arguments:
8298 """"""""""
8299
8300 The optional
8301 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8302
8303 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8304 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8305 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8306 clause takes an array constant as its argument. Use
8307 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8308 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8309 the ``cleanup`` flag.
8310
8311 Semantics:
8312 """"""""""
8313
8314 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8315 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8316 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8317 calling conventions, how the personality function results are
8318 represented in LLVM IR is target specific.
8319
8320 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8321 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8322 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8323 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8324 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8325 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8326 unwinding continues further up the call stack.
8327
8328 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8329
8330 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8331    of an '``invoke``' instruction.
8332 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8333    first non-PHI instruction.
8334 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8335    pad block.
8336 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8337    '``landingpad``' instruction.
8338
8339 Example:
8340 """"""""
8341
8342 .. code-block:: llvm
8343
8344       ;; A landing pad which can catch an integer.
8345       %res = landingpad { i8*, i32 }
8346                catch i8** @_ZTIi
8347       ;; A landing pad that is a cleanup.
8348       %res = landingpad { i8*, i32 }
8349                cleanup
8350       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8351       %res = landingpad { i8*, i32 }
8352                catch i8** @_ZTIi
8353                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8354
8355 .. _i_cleanuppad:
8356
8357 '``cleanuppad``' Instruction
8358 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8359
8360 Syntax:
8361 """""""
8362
8363 ::
8364
8365       <resultval> = cleanuppad <resultty> [<args>*]
8366
8367 Overview:
8368 """""""""
8369
8370 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8371 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8372 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8373 transfer control to run cleanup actions.
8374 The ``args`` correspond to whatever additional
8375 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8376 execute the cleanup.
8377 The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8378
8379 Arguments:
8380 """"""""""
8381
8382 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8383 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8384
8385 Semantics:
8386 """"""""""
8387
8388 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8389 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8390 therefore the "result type" of the ``cleanuppad`` instruction. As with
8391 calling conventions, how the personality function results are
8392 represented in LLVM IR is target specific.
8393
8394 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8395 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8396 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8397
8398 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8399
8400 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8401    an exceptional instruction.
8402 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8403    first non-PHI instruction.
8404 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8405    cleanup block.
8406 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8407    '``cleanuppad``' instruction.
8408 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8409    ``catchret`` without first executing a ``cleanupret`` and a subsequent
8410    ``catchpad``.
8411 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8412    ``ret`` without first executing a ``cleanupret``.
8413
8414 Example:
8415 """"""""
8416
8417 .. code-block:: llvm
8418
8419       %res = cleanuppad { i8*, i32 } [label %nextaction]
8420
8421 .. _intrinsics:
8422
8423 Intrinsic Functions
8424 ===================
8425
8426 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8427 have well known names and semantics and are required to follow certain
8428 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8429 for the LLVM language that does not require changing all of the
8430 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8431 reader/writer, the parser, etc...).
8432
8433 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8434 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8435 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8436 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8437 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8438 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8439 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8440 are added that they be documented here.
8441
8442 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8443 represents a family of functions that perform the same operation but on
8444 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8445 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8446 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8447 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8448 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8449 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8450 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8451 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8452 argument or the result.
8453
8454 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8455 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8456 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8457 whose type is matched against another type do not. For example, the
8458 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8459 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8460 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8461 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8462 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8463 type is matched against the return type, it does not require its own
8464 name suffix.
8465
8466 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8467 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8468
8469 .. _int_varargs:
8470
8471 Variable Argument Handling Intrinsics
8472 -------------------------------------
8473
8474 Variable argument support is defined in LLVM with the
8475 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8476 functions. These functions are related to the similarly named macros
8477 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8478
8479 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8480 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8481 does not define what this type is, so all transformations should be
8482 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8483
8484 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8485 variable argument handling intrinsic functions are used.
8486
8487 .. code-block:: llvm
8488
8489     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8490     ; it is merely an i8*.
8491     %struct.va_list = type { i8* }
8492
8493     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8494     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8495
8496     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8497       ; Initialize variable argument processing
8498       %ap = alloca %struct.va_list
8499       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8500       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8501
8502       ; Read a single integer argument
8503       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8504
8505       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8506       %aq = alloca i8*
8507       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8508       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8509       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8510
8511       ; Stop processing of arguments.
8512       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8513       ret i32 %tmp
8514     }
8515
8516     declare void @llvm.va_start(i8*)
8517     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8518     declare void @llvm.va_end(i8*)
8519
8520 .. _int_va_start:
8521
8522 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8524
8525 Syntax:
8526 """""""
8527
8528 ::
8529
8530       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8531
8532 Overview:
8533 """""""""
8534
8535 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8536 subsequent use by ``va_arg``.
8537
8538 Arguments:
8539 """"""""""
8540
8541 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8542
8543 Semantics:
8544 """"""""""
8545
8546 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8547 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8548 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8549 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8550 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8551 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8552 that out.
8553
8554 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8556
8557 Syntax:
8558 """""""
8559
8560 ::
8561
8562       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8563
8564 Overview:
8565 """""""""
8566
8567 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8568 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8569
8570 Arguments:
8571 """"""""""
8572
8573 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8574
8575 Semantics:
8576 """"""""""
8577
8578 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8579 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8580 element to which the argument points. Calls to
8581 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8582 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8583 ``llvm.va_end``.
8584
8585 .. _int_va_copy:
8586
8587 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8588 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8589
8590 Syntax:
8591 """""""
8592
8593 ::
8594
8595       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8596
8597 Overview:
8598 """""""""
8599
8600 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8601 from the source argument list to the destination argument list.
8602
8603 Arguments:
8604 """"""""""
8605
8606 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8607 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8608
8609 Semantics:
8610 """"""""""
8611
8612 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8613 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8614 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8615 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8616 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8617
8618 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8619 --------------------------------------
8620
8621 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8622 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8623 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8624 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8625
8626 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8627 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8628 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8629 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8630 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8631 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8632
8633 Experimental Statepoint Intrinsics
8634 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8635
8636 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8637 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
8638 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8639 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
8640 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8641 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
8642 described in :doc:`Statepoints`.
8643
8644 .. _int_gcroot:
8645
8646 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8647 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8648
8649 Syntax:
8650 """""""
8651
8652 ::
8653
8654       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8655
8656 Overview:
8657 """""""""
8658
8659 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8660 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8661
8662 Arguments:
8663 """"""""""
8664
8665 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8666 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8667 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8668 root.
8669
8670 Semantics:
8671 """"""""""
8672
8673 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8674 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8675 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8676 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8677 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8678
8679 .. _int_gcread:
8680
8681 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8683
8684 Syntax:
8685 """""""
8686
8687 ::
8688
8689       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8690
8691 Overview:
8692 """""""""
8693
8694 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8695 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8696 barriers.
8697
8698 Arguments:
8699 """"""""""
8700
8701 The second argument is the address to read from, which should be an
8702 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8703 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8704 runtime (otherwise null).
8705
8706 Semantics:
8707 """"""""""
8708
8709 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8710 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8711 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8712 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8713 algorithm <gc>`.
8714
8715 .. _int_gcwrite:
8716
8717 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8719
8720 Syntax:
8721 """""""
8722
8723 ::
8724
8725       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8726
8727 Overview:
8728 """""""""
8729
8730 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8731 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8732 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8733
8734 Arguments:
8735 """"""""""
8736
8737 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8738 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8739 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8740 object, Obj may be null.
8741
8742 Semantics:
8743 """"""""""
8744
8745 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8746 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8747 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8748 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8749 algorithm <gc>`.
8750
8751 Code Generator Intrinsics
8752 -------------------------
8753
8754 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8755 may only be implemented with code generator support.
8756
8757 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8758 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8759
8760 Syntax:
8761 """""""
8762
8763 ::
8764
8765       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8766
8767 Overview:
8768 """""""""
8769
8770 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8771 target-specific value indicating the return address of the current
8772 function or one of its callers.
8773
8774 Arguments:
8775 """"""""""
8776
8777 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8778 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8779 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8780 value.
8781
8782 Semantics:
8783 """"""""""
8784
8785 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8786 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8787 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8788 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8789 used for debugging purposes.
8790
8791 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8792 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8793 of the obvious source-language caller.
8794
8795 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8796 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8797
8798 Syntax:
8799 """""""
8800
8801 ::
8802
8803       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8804
8805 Overview:
8806 """""""""
8807
8808 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8809 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8810
8811 Arguments:
8812 """"""""""
8813
8814 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8815 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8816 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8817 value.
8818
8819 Semantics:
8820 """"""""""
8821
8822 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8823 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8824 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8825 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8826 used for debugging purposes.
8827
8828 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8829 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8830 of the obvious source-language caller.
8831
8832 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8833 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8834
8835 Syntax:
8836 """""""
8837
8838 ::
8839
8840       declare void @llvm.localescape(...)
8841       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8842
8843 Overview:
8844 """""""""
8845
8846 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8847 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8848 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8849 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8850
8851 Arguments:
8852 """"""""""
8853
8854 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8855 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8856 once, and it can only do so from the entry block.
8857
8858 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8859 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8860 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8861 other modules.
8862
8863 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8864 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8865 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8866 pointer in platform-specific ways.
8867
8868 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8869 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8870
8871 Semantics:
8872 """"""""""
8873
8874 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8875 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8876 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8877 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8878 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8879 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8880 '``llvm.localrecover``'.
8881
8882 .. _int_read_register:
8883 .. _int_write_register:
8884
8885 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8887
8888 Syntax:
8889 """""""
8890
8891 ::
8892
8893       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8894       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8895       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8896       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8897       !0 = !{!"sp\00"}
8898
8899 Overview:
8900 """""""""
8901
8902 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8903 provides access to the named register. The register must be valid on
8904 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8905 with the register being read.
8906
8907 Semantics:
8908 """"""""""
8909
8910 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8911 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8912 the current value of the register, where possible.
8913
8914 This is useful to implement named register global variables that need
8915 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8916 bare-metal programs including OS kernels.
8917
8918 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8919 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8920 allocatable registers are not supported.
8921
8922 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8923 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8924 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8925 registers.
8926
8927 .. _int_stacksave:
8928
8929 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8930 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8931
8932 Syntax:
8933 """""""
8934
8935 ::
8936
8937       declare i8* @llvm.stacksave()
8938
8939 Overview:
8940 """""""""
8941
8942 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8943 of the function stack, for use with
8944 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8945 implementing language features like scoped automatic variable sized
8946 arrays in C99.
8947
8948 Semantics:
8949 """"""""""
8950
8951 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8952 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8953 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8954 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8955 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8956 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8957 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8958
8959 .. _int_stackrestore:
8960
8961 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8962 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8963
8964 Syntax:
8965 """""""
8966
8967 ::
8968
8969       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8970
8971 Overview:
8972 """""""""
8973
8974 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8975 the function stack to the state it was in when the corresponding
8976 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8977 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8978 sized arrays in C99.
8979
8980 Semantics:
8981 """"""""""
8982
8983 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8984
8985 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8986 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8987
8988 Syntax:
8989 """""""
8990
8991 ::
8992
8993       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8994
8995 Overview:
8996 """""""""
8997
8998 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8999 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9000 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9001 its performance characteristics.
9002
9003 Arguments:
9004 """"""""""
9005
9006 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9007 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9008 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9009 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9010 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9011 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9012 arguments must be constant integers.
9013
9014 Semantics:
9015 """"""""""
9016
9017 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9018 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9019 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9020 the processor cache for better performance.
9021
9022 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9024
9025 Syntax:
9026 """""""
9027
9028 ::
9029
9030       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9031
9032 Overview:
9033 """""""""
9034
9035 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9036 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9037 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9038 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9039 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9040 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9041 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9042 allow correlations of simulation runs.
9043
9044 Arguments:
9045 """"""""""
9046
9047 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9048
9049 Semantics:
9050 """"""""""
9051
9052 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9053 that do not support this intrinsic may ignore it.
9054
9055 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9057
9058 Syntax:
9059 """""""
9060
9061 ::
9062
9063       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9064
9065 Overview:
9066 """""""""
9067
9068 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9069 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9070 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9071 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9072 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9073 timings.
9074
9075 Semantics:
9076 """"""""""
9077
9078 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9079 memory. Implementations are allowed to either return a application
9080 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9081 is lowered to a constant 0.
9082
9083 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9084 running at and the host platform.
9085
9086 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9087 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9088
9089 Syntax:
9090 """""""
9091
9092 ::
9093
9094       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9095
9096 Overview:
9097 """""""""
9098
9099 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9100 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9101 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9102 flushes the instruction cache.
9103
9104 Semantics:
9105 """"""""""
9106
9107 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9108 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9109 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9110 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9111 privileges.
9112
9113 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9114 time library.
9115
9116 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9117 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9118
9119 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9120 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9121
9122 Syntax:
9123 """""""
9124
9125 ::
9126
9127       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9128                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9129
9130 Overview:
9131 """""""""
9132
9133 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9134 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9135 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9136 program at runtime.
9137
9138 Arguments:
9139 """"""""""
9140
9141 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9142 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9143 (mangled) function name for a set of counters.
9144
9145 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9146 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9147 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9148 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9149 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9150
9151 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9152 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9153
9154 Semantics:
9155 """"""""""
9156
9157 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9158 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9159 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9160 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9161 the ``llvm-profdata`` tool.
9162
9163 Standard C Library Intrinsics
9164 -----------------------------
9165
9166 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9167 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9168 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9169 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9170
9171 .. _int_memcpy:
9172
9173 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9175
9176 Syntax:
9177 """""""
9178
9179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9180 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9181 support all bit widths however.
9182
9183 ::
9184
9185       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9186                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9187       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9188                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9189
9190 Overview:
9191 """""""""
9192
9193 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9194 source location to the destination location.
9195
9196 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9197 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9198 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9199
9200 Arguments:
9201 """"""""""
9202
9203 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9204 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9205 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9206 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9207 boolean indicating a volatile access.
9208
9209 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9210 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9211 are aligned to that boundary.
9212
9213 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9214 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9215 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9216
9217 Semantics:
9218 """"""""""
9219
9220 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9221 source location to the destination location, which are not allowed to
9222 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9223 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9224 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9225
9226 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9228
9229 Syntax:
9230 """""""
9231
9232 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9233 bit width and for different address space. Not all targets support all
9234 bit widths however.
9235
9236 ::
9237
9238       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9239                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9240       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9241                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9242
9243 Overview:
9244 """""""""
9245
9246 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9247 source location to the destination location. It is similar to the
9248 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9249 overlap.
9250
9251 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9252 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9253 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9254
9255 Arguments:
9256 """"""""""
9257
9258 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9259 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9260 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9261 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9262 boolean indicating a volatile access.
9263
9264 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9265 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9266 aligned to that boundary.
9267
9268 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9269 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9270 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9271
9272 Semantics:
9273 """"""""""
9274
9275 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9276 source location to the destination location, which may overlap. It
9277 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9278 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9279 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9280
9281 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9283
9284 Syntax:
9285 """""""
9286
9287 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9288 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9289 support all bit widths.
9290
9291 ::
9292
9293       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9294                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9295       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9296                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9297
9298 Overview:
9299 """""""""
9300
9301 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9302 particular byte value.
9303
9304 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9305 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9306 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9307
9308 Arguments:
9309 """"""""""
9310
9311 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9312 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9313 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9314 argument is the known alignment of the destination location.
9315
9316 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9317 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9318 that boundary.
9319
9320 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9321 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9322 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9323
9324 Semantics:
9325 """"""""""
9326
9327 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9328 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9329 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9330 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9331
9332 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9334
9335 Syntax:
9336 """""""
9337
9338 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9339 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9340 all types however.
9341
9342 ::
9343
9344       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9345       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9346       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9347       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9348       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9349
9350 Overview:
9351 """""""""
9352
9353 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9354 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9355 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9356 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9357 because there is no need to worry about errno being set).
9358 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9359
9360 Arguments:
9361 """"""""""
9362
9363 The argument and return value are floating point numbers of the same
9364 type.
9365
9366 Semantics:
9367 """"""""""
9368
9369 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9370 nonnegative floating point number.
9371
9372 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9373 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9374
9375 Syntax:
9376 """""""
9377
9378 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9379 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9380 all types however.
9381
9382 ::
9383
9384       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9385       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9386       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9387       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9388       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9389
9390 Overview:
9391 """""""""
9392
9393 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9394 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9395 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9396 used, the second argument remains a scalar integer value.
9397
9398 Arguments:
9399 """"""""""
9400
9401 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9402 raise to that power.
9403
9404 Semantics:
9405 """"""""""
9406
9407 This function returns the first value raised to the second power with an
9408 unspecified sequence of rounding operations.
9409
9410 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9411 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9412
9413 Syntax:
9414 """""""
9415
9416 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9417 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9418 all types however.
9419
9420 ::
9421
9422       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9423       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9424       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9425       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9426       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9427
9428 Overview:
9429 """""""""
9430
9431 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9432
9433 Arguments:
9434 """"""""""
9435
9436 The argument and return value are floating point numbers of the same
9437 type.
9438
9439 Semantics:
9440 """"""""""
9441
9442 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9443 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9444 conditions in the same way.
9445
9446 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9448
9449 Syntax:
9450 """""""
9451
9452 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9453 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9454 all types however.
9455
9456 ::
9457
9458       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9459       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9460       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9461       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9462       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9463
9464 Overview:
9465 """""""""
9466
9467 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9468
9469 Arguments:
9470 """"""""""
9471
9472 The argument and return value are floating point numbers of the same
9473 type.
9474
9475 Semantics:
9476 """"""""""
9477
9478 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9479 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9480 conditions in the same way.
9481
9482 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9483 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9484
9485 Syntax:
9486 """""""
9487
9488 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9489 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9490 all types however.
9491
9492 ::
9493
9494       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9495       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9496       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9497       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9498       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9499
9500 Overview:
9501 """""""""
9502
9503 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9504 specified (positive or negative) power.
9505
9506 Arguments:
9507 """"""""""
9508
9509 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9510 to raise to that power.
9511
9512 Semantics:
9513 """"""""""
9514
9515 This function returns the first value raised to the second power,
9516 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9517 handles error conditions in the same way.
9518
9519 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9521
9522 Syntax:
9523 """""""
9524
9525 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` 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.exp.f32(float  %Val)
9532       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9533       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9534       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9535       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9536
9537 Overview:
9538 """""""""
9539
9540 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp 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 ``exp`` functions
9552 would, and handles error conditions in the same way.
9553
9554 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9556
9557 Syntax:
9558 """""""
9559
9560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` 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.exp2.f32(float  %Val)
9567       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9568       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9569       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9570       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9571
9572 Overview:
9573 """""""""
9574
9575 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 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 ``exp2`` functions
9587 would, and handles error conditions in the same way.
9588
9589 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9591
9592 Syntax:
9593 """""""
9594
9595 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` 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.log.f32(float  %Val)
9602       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9603       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9604       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9605       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9606
9607 Overview:
9608 """""""""
9609
9610 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log 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 ``log`` functions
9622 would, and handles error conditions in the same way.
9623
9624 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9625 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9626
9627 Syntax:
9628 """""""
9629
9630 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` 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.log10.f32(float  %Val)
9637       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9638       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9639       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9640       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9641
9642 Overview:
9643 """""""""
9644
9645 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 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 ``log10`` functions
9657 would, and handles error conditions in the same way.
9658
9659 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9660 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9661
9662 Syntax:
9663 """""""
9664
9665 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` 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.log2.f32(float  %Val)
9672       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9673       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9674       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9675       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9676
9677 Overview:
9678 """""""""
9679
9680 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9681
9682 Arguments:
9683 """"""""""
9684
9685 The argument and return value are floating point numbers of the same
9686 type.
9687
9688 Semantics:
9689 """"""""""
9690
9691 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9692 would, and handles error conditions in the same way.
9693
9694 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9695 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9696
9697 Syntax:
9698 """""""
9699
9700 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9701 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9702 all types however.
9703
9704 ::
9705
9706       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9707       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9708       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9709       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9710       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9711
9712 Overview:
9713 """""""""
9714
9715 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9716 operation.
9717
9718 Arguments:
9719 """"""""""
9720
9721 The argument and return value are floating point numbers of the same
9722 type.
9723
9724 Semantics:
9725 """"""""""
9726
9727 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9728 would, and does not set errno.
9729
9730 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9732
9733 Syntax:
9734 """""""
9735
9736 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9737 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9738 all types however.
9739
9740 ::
9741
9742       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9743       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9744       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9745       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9746       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9747
9748 Overview:
9749 """""""""
9750
9751 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9752 operand.
9753
9754 Arguments:
9755 """"""""""
9756
9757 The argument and return value are floating point numbers of the same
9758 type.
9759
9760 Semantics:
9761 """"""""""
9762
9763 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9764 would, and handles error conditions in the same way.
9765
9766 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9768
9769 Syntax:
9770 """""""
9771
9772 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9773 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9774 all types however.
9775
9776 ::
9777
9778       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9779       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9780       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9781       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9782       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9783
9784 Overview:
9785 """""""""
9786
9787 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9788 arguments.
9789
9790
9791 Arguments:
9792 """"""""""
9793
9794 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9795 type.
9796
9797 Semantics:
9798 """"""""""
9799
9800 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9801 fmin.
9802
9803 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9804 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9805 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9806 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9807
9808 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9810
9811 Syntax:
9812 """""""
9813
9814 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9815 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9816 all types however.
9817
9818 ::
9819
9820       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9821       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9822       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9823       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9824       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9825
9826 Overview:
9827 """""""""
9828
9829 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9830 arguments.
9831
9832
9833 Arguments:
9834 """"""""""
9835
9836 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9837 type.
9838
9839 Semantics:
9840 """"""""""
9841 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9842 fmax.
9843
9844 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9845 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9846 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9847 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9848
9849 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9851
9852 Syntax:
9853 """""""
9854
9855 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9856 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9857 all types however.
9858
9859 ::
9860
9861       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9862       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9863       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9864       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9865       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9866
9867 Overview:
9868 """""""""
9869
9870 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9871 first operand and the sign of the second operand.
9872
9873 Arguments:
9874 """"""""""
9875
9876 The arguments 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 ``copysign``
9883 functions would, and handles error conditions in the same way.
9884
9885 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9886 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9887
9888 Syntax:
9889 """""""
9890
9891 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` 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.floor.f32(float  %Val)
9898       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9899       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9900       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9901       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9902
9903 Overview:
9904 """""""""
9905
9906 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor 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 ``floor`` functions
9918 would, and handles error conditions in the same way.
9919
9920 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9921 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9922
9923 Syntax:
9924 """""""
9925
9926 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` 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.ceil.f32(float  %Val)
9933       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9934       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9935       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9936       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9937
9938 Overview:
9939 """""""""
9940
9941 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9942
9943 Arguments:
9944 """"""""""
9945
9946 The argument and return value are floating point numbers of the same
9947 type.
9948
9949 Semantics:
9950 """"""""""
9951
9952 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9953 would, and handles error conditions in the same way.
9954
9955 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9956 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9957
9958 Syntax:
9959 """""""
9960
9961 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9962 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9963 all types however.
9964
9965 ::
9966
9967       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9968       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9969       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9970       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9971       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9972
9973 Overview:
9974 """""""""
9975
9976 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9977 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9978
9979 Arguments:
9980 """"""""""
9981
9982 The argument and return value are floating point numbers of the same
9983 type.
9984
9985 Semantics:
9986 """"""""""
9987
9988 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9989 would, and handles error conditions in the same way.
9990
9991 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9993
9994 Syntax:
9995 """""""
9996
9997 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9998 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9999 all types however.
10000
10001 ::
10002
10003       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10004       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10005       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10006       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10007       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10008
10009 Overview:
10010 """""""""
10011
10012 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10013 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10014 operand isn't an integer.
10015
10016 Arguments:
10017 """"""""""
10018
10019 The argument and return value are floating point numbers of the same
10020 type.
10021
10022 Semantics:
10023 """"""""""
10024
10025 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10026 would, and handles error conditions in the same way.
10027
10028 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10030
10031 Syntax:
10032 """""""
10033
10034 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10035 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10036 all types however.
10037
10038 ::
10039
10040       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10041       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10042       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10043       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10044       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10045
10046 Overview:
10047 """""""""
10048
10049 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10050 nearest integer.
10051
10052 Arguments:
10053 """"""""""
10054
10055 The argument and return value are floating point numbers of the same
10056 type.
10057
10058 Semantics:
10059 """"""""""
10060
10061 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10062 functions would, and handles error conditions in the same way.
10063
10064 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10066
10067 Syntax:
10068 """""""
10069
10070 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10071 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10072 all types however.
10073
10074 ::
10075
10076       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10077       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10078       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10079       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10080       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10081
10082 Overview:
10083 """""""""
10084
10085 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10086 nearest integer.
10087
10088 Arguments:
10089 """"""""""
10090
10091 The argument and return value are floating point numbers of the same
10092 type.
10093
10094 Semantics:
10095 """"""""""
10096
10097 This function returns the same values as the libm ``round``
10098 functions would, and handles error conditions in the same way.
10099
10100 Bit Manipulation Intrinsics
10101 ---------------------------
10102
10103 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10104 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10105
10106 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10107 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10108
10109 Syntax:
10110 """""""
10111
10112 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10113 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10114
10115 ::
10116
10117       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10118       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10119       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10120
10121 Overview:
10122 """""""""
10123
10124 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10125 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10126 These are useful for performing operations on data that is not in the
10127 target's native byte order.
10128
10129 Semantics:
10130 """"""""""
10131
10132 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10133 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10134 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10135 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10136 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10137 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10138 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10139 respectively).
10140
10141 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10142 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10143
10144 Syntax:
10145 """""""
10146
10147 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10148 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10149 support all bit widths or vector types, however.
10150
10151 ::
10152
10153       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10154       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10155       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10156       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10157       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10158       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10159
10160 Overview:
10161 """""""""
10162
10163 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10164 in a value.
10165
10166 Arguments:
10167 """"""""""
10168
10169 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10170 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10171 match the argument type.
10172
10173 Semantics:
10174 """"""""""
10175
10176 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10177 each element of a vector.
10178
10179 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10181
10182 Syntax:
10183 """""""
10184
10185 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10186 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10187 targets support all bit widths or vector types, however.
10188
10189 ::
10190
10191       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10192       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10193       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10194       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10195       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10196       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10197
10198 Overview:
10199 """""""""
10200
10201 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10202 leading zeros in a variable.
10203
10204 Arguments:
10205 """"""""""
10206
10207 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10208 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10209 type must match the first argument type.
10210
10211 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10212 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10213 defined result. Historically some architectures did not provide a
10214 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10215 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10216
10217 Semantics:
10218 """"""""""
10219
10220 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10221 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10222 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10223 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10224 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10225
10226 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10228
10229 Syntax:
10230 """""""
10231
10232 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10233 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10234 support all bit widths or vector types, however.
10235
10236 ::
10237
10238       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10239       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10240       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10241       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10242       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10243       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10244
10245 Overview:
10246 """""""""
10247
10248 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10249 trailing zeros.
10250
10251 Arguments:
10252 """"""""""
10253
10254 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10255 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10256 type must match the first argument type.
10257
10258 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10259 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10260 defined result. Historically some architectures did not provide a
10261 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10262 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10263
10264 Semantics:
10265 """"""""""
10266
10267 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10268 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10269 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10270 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10271 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10272
10273 .. _int_overflow:
10274
10275 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10276 -----------------------------------
10277
10278 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10279
10280 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10282
10283 Syntax:
10284 """""""
10285
10286 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10287 on any integer bit width.
10288
10289 ::
10290
10291       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10292       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10293       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10294
10295 Overview:
10296 """""""""
10297
10298 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10299 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10300 occurred during the signed summation.
10301
10302 Arguments:
10303 """"""""""
10304
10305 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10306 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10307 bit width. The second element of the result structure must be of type
10308 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10309 addition.
10310
10311 Semantics:
10312 """"""""""
10313
10314 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10315 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10316 first element of which is the signed summation, and the second element
10317 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10318 overflow.
10319
10320 Examples:
10321 """""""""
10322
10323 .. code-block:: llvm
10324
10325       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10326       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10327       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10328       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10329
10330 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10332
10333 Syntax:
10334 """""""
10335
10336 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10337 on any integer bit width.
10338
10339 ::
10340
10341       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10342       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10343       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10344
10345 Overview:
10346 """""""""
10347
10348 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10349 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10350 occurred during the unsigned summation.
10351
10352 Arguments:
10353 """"""""""
10354
10355 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10356 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10357 bit width. The second element of the result structure must be of type
10358 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10359 addition.
10360
10361 Semantics:
10362 """"""""""
10363
10364 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10365 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10366 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10367 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10368
10369 Examples:
10370 """""""""
10371
10372 .. code-block:: llvm
10373
10374       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10375       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10376       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10377       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10378
10379 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10381
10382 Syntax:
10383 """""""
10384
10385 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10386 on any integer bit width.
10387
10388 ::
10389
10390       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10391       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10392       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10393
10394 Overview:
10395 """""""""
10396
10397 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10398 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10399 overflow occurred during the signed subtraction.
10400
10401 Arguments:
10402 """"""""""
10403
10404 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10405 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10406 bit width. The second element of the result structure must be of type
10407 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10408 subtraction.
10409
10410 Semantics:
10411 """"""""""
10412
10413 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10414 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10415 first element of which is the subtraction, and the second element of
10416 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10417 overflow.
10418
10419 Examples:
10420 """""""""
10421
10422 .. code-block:: llvm
10423
10424       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10425       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10426       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10427       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10428
10429 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10431
10432 Syntax:
10433 """""""
10434
10435 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10436 on any integer bit width.
10437
10438 ::
10439
10440       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10441       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10442       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10443
10444 Overview:
10445 """""""""
10446
10447 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10448 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10449 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10450
10451 Arguments:
10452 """"""""""
10453
10454 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10455 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10456 bit width. The second element of the result structure must be of type
10457 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10458 subtraction.
10459
10460 Semantics:
10461 """"""""""
10462
10463 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10464 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10465 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10466 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10467 overflow.
10468
10469 Examples:
10470 """""""""
10471
10472 .. code-block:: llvm
10473
10474       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10475       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10476       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10477       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10478
10479 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10481
10482 Syntax:
10483 """""""
10484
10485 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10486 on any integer bit width.
10487
10488 ::
10489
10490       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10491       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10492       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10493
10494 Overview:
10495 """""""""
10496
10497 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10498 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10499 overflow occurred during the signed multiplication.
10500
10501 Arguments:
10502 """"""""""
10503
10504 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10505 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10506 bit width. The second element of the result structure must be of type
10507 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10508 multiplication.
10509
10510 Semantics:
10511 """"""""""
10512
10513 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10514 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10515 the first element of which is the multiplication, and the second element
10516 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10517 overflow.
10518
10519 Examples:
10520 """""""""
10521
10522 .. code-block:: llvm
10523
10524       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10525       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10526       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10527       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10528
10529 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10531
10532 Syntax:
10533 """""""
10534
10535 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10536 on any integer bit width.
10537
10538 ::
10539
10540       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10541       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10542       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10543
10544 Overview:
10545 """""""""
10546
10547 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10548 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10549 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10550
10551 Arguments:
10552 """"""""""
10553
10554 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10555 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10556 bit width. The second element of the result structure must be of type
10557 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10558 multiplication.
10559
10560 Semantics:
10561 """"""""""
10562
10563 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10564 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10565 the first element of which is the multiplication, and the second
10566 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10567 resulted in an overflow.
10568
10569 Examples:
10570 """""""""
10571
10572 .. code-block:: llvm
10573
10574       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10575       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10576       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10577       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10578
10579 Specialised Arithmetic Intrinsics
10580 ---------------------------------
10581
10582 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10584
10585 Syntax:
10586 """""""
10587
10588 ::
10589
10590       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10591       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10592
10593 Overview:
10594 """""""""
10595
10596 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10597 encoding of a floating point number.  This canonicalization is useful for
10598 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10599 defined by IEEE-754-2008 to be:
10600
10601 ::
10602
10603       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10604       representation in a format.  Applied to declets, significands of finite
10605       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10606
10607 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10608 conversion of a floating-point value to the same format.  NaNs are handled
10609 according to section 6.2.
10610
10611 Examples of non-canonical encodings:
10612
10613 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals.  These are
10614   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10615 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10616   encodings.
10617 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10618   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10619   a zero of the same sign by this operation.
10620
10621 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10622 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10623 quiet NaN result.
10624
10625 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10626 that the compiler does not constant fold the operation.  Likewise, division by
10627 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations.  Addition with
10628 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10629
10630 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation.  That is:
10631
10632 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10633 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10634   to ``(x == y)``
10635
10636 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10637 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10638
10639 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10640 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10641 must perform said canonicalization.  Second, SNaNs must be quieted per the
10642 usual methods.
10643
10644 The canonicalization operation may be optimized away if:
10645
10646 - The input is known to be canonical.  For example, it was produced by a
10647   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10648 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10649   operations.  That is, the bits of the floating point value are not examined.
10650
10651 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10653
10654 Syntax:
10655 """""""
10656
10657 ::
10658
10659       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10660       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10661
10662 Overview:
10663 """""""""
10664
10665 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10666 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10667 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10668 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10669 and add instructions.
10670
10671 Arguments:
10672 """"""""""
10673
10674 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10675 multiplicands, a and b, and an addend c.
10676
10677 Semantics:
10678 """"""""""
10679
10680 The expression:
10681
10682 ::
10683
10684       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10685
10686 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10687 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10688 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10689 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10690 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10691 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10692
10693 Examples:
10694 """""""""
10695
10696 .. code-block:: llvm
10697
10698       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10699
10700
10701 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10702 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10703
10704 Syntax:
10705 """""""
10706 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10707
10708 .. code-block:: llvm
10709
10710       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10711
10712
10713 Overview:
10714 """""""""
10715
10716 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10717 treating them both as unsigned integers.
10718
10719 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns  a vector result of the absolute difference of the two operands,
10720 treating them both as signed integers.
10721
10722 .. note::
10723
10724     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10725     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10726     recommended for users to create them manually.
10727
10728 Arguments:
10729 """"""""""
10730
10731 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10732
10733 Semantics:
10734 """"""""""
10735
10736 The expression::
10737
10738     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10739
10740 is equivalent to::
10741
10742     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10743     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10744     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10745     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10746
10747 Similarly the expression::
10748
10749     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10750
10751 is equivalent to::
10752
10753     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10754     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10755     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10756     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10757
10758
10759 Half Precision Floating Point Intrinsics
10760 ----------------------------------------
10761
10762 For most target platforms, half precision floating point is a
10763 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10764 but does not support computation in the format.
10765
10766 This means that code must first load the half-precision floating point
10767 value as an i16, then convert it to float with
10768 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10769 then be performed on the float value (including extending to double
10770 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10771 if needed, then converted to i16 with
10772 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10773 i16 value.
10774
10775 .. _int_convert_to_fp16:
10776
10777 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10778 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10779
10780 Syntax:
10781 """""""
10782
10783 ::
10784
10785       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10786       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10787
10788 Overview:
10789 """""""""
10790
10791 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10792 conventional floating point type to half precision floating point format.
10793
10794 Arguments:
10795 """"""""""
10796
10797 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10798 converted.
10799
10800 Semantics:
10801 """"""""""
10802
10803 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10804 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10805 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10806
10807 Examples:
10808 """""""""
10809
10810 .. code-block:: llvm
10811
10812       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10813       store i16 %res, i16* @x, align 2
10814
10815 .. _int_convert_from_fp16:
10816
10817 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10818 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10819
10820 Syntax:
10821 """""""
10822
10823 ::
10824
10825       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10826       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10827
10828 Overview:
10829 """""""""
10830
10831 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10832 conversion from half precision floating point format to single precision
10833 floating point format.
10834
10835 Arguments:
10836 """"""""""
10837
10838 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10839 converted.
10840
10841 Semantics:
10842 """"""""""
10843
10844 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10845 conversion from half single precision floating point format to single
10846 precision floating point format. The input half-float value is
10847 represented by an ``i16`` value.
10848
10849 Examples:
10850 """""""""
10851
10852 .. code-block:: llvm
10853
10854       %a = load i16, i16* @x, align 2
10855       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10856
10857 .. _dbg_intrinsics:
10858
10859 Debugger Intrinsics
10860 -------------------
10861
10862 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10863 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10864 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10865 document.
10866
10867 Exception Handling Intrinsics
10868 -----------------------------
10869
10870 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10871 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10872 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10873
10874 .. _int_trampoline:
10875
10876 Trampoline Intrinsics
10877 ---------------------
10878
10879 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10880 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10881 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10882 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10883 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10884 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10885 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10886 extension.
10887
10888 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10889 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10890 It can be created as follows:
10891
10892 .. code-block:: llvm
10893
10894       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10895       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10896       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10897       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10898       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10899
10900 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10901 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10902
10903 .. _int_it:
10904
10905 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10907
10908 Syntax:
10909 """""""
10910
10911 ::
10912
10913       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10914
10915 Overview:
10916 """""""""
10917
10918 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10919 turning it into a trampoline.
10920
10921 Arguments:
10922 """"""""""
10923
10924 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10925 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10926 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10927 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10928 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10929 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10930 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10931 bitcast to an ``i8*``.
10932
10933 Semantics:
10934 """"""""""
10935
10936 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10937 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10938 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10939 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10940 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10941 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10942 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10943 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10944 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10945 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10946 modified, then the effect of any later call to the returned function
10947 pointer is undefined.
10948
10949 .. _int_at:
10950
10951 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10953
10954 Syntax:
10955 """""""
10956
10957 ::
10958
10959       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10960
10961 Overview:
10962 """""""""
10963
10964 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10965 a trampoline (passed as ``tramp``).
10966
10967 Arguments:
10968 """"""""""
10969
10970 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10971 code filled in by a previous call to
10972 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10973
10974 Semantics:
10975 """"""""""
10976
10977 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10978 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10979 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10980 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10981 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10982
10983 .. _int_mload_mstore:
10984
10985 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10986 ---------------------------------------
10987
10988 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.
10989
10990 .. _int_mload:
10991
10992 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10993 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10994
10995 Syntax:
10996 """""""
10997 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10998
10999 ::
11000
11001       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11002       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11003
11004 Overview:
11005 """""""""
11006
11007 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.
11008
11009
11010 Arguments:
11011 """"""""""
11012
11013 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.
11014
11015
11016 Semantics:
11017 """"""""""
11018
11019 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.
11020 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.
11021
11022
11023 ::
11024
11025        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11026
11027        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11028        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11029        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11030
11031 .. _int_mstore:
11032
11033 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11034 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11035
11036 Syntax:
11037 """""""
11038 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11039
11040 ::
11041
11042        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11043        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11044
11045 Overview:
11046 """""""""
11047
11048 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.
11049
11050 Arguments:
11051 """"""""""
11052
11053 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.
11054
11055
11056 Semantics:
11057 """"""""""
11058
11059 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.
11060 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.
11061
11062 ::
11063
11064        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11065
11066        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11067        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11068        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11069        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11070
11071
11072 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11073 -------------------------------------------
11074
11075 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.
11076
11077 .. _int_mgather:
11078
11079 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11080 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11081
11082 Syntax:
11083 """""""
11084 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.
11085
11086 ::
11087
11088       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11089       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11090
11091 Overview:
11092 """""""""
11093
11094 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.
11095
11096
11097 Arguments:
11098 """"""""""
11099
11100 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.
11101
11102
11103 Semantics:
11104 """"""""""
11105
11106 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.
11107 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.
11108
11109
11110 ::
11111
11112        %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>)
11113
11114        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11115        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11116        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11117        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11118        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11119
11120        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11121        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11122        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11123        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11124
11125        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11126        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11127        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11128        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11129
11130 .. _int_mscatter:
11131
11132 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11134
11135 Syntax:
11136 """""""
11137 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.
11138
11139 ::
11140
11141        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11142        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11143
11144 Overview:
11145 """""""""
11146
11147 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.
11148
11149 Arguments:
11150 """"""""""
11151
11152 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.
11153
11154
11155 Semantics:
11156 """"""""""
11157
11158 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.
11159
11160 ::
11161
11162        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11163        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11164
11165        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11166        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11167        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11168        ..
11169        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11170        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11171        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11172        ..
11173        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11174        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11175        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11176        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11177        ..
11178        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11179
11180
11181 Memory Use Markers
11182 ------------------
11183
11184 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11185 memory objects and ranges where variables are immutable.
11186
11187 .. _int_lifestart:
11188
11189 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11191
11192 Syntax:
11193 """""""
11194
11195 ::
11196
11197       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11198
11199 Overview:
11200 """""""""
11201
11202 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11203 object's lifetime.
11204
11205 Arguments:
11206 """"""""""
11207
11208 The first argument is a constant integer representing the size of the
11209 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11210 to the object.
11211
11212 Semantics:
11213 """"""""""
11214
11215 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11216 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11217 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11218 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11219
11220 .. _int_lifeend:
11221
11222 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11224
11225 Syntax:
11226 """""""
11227
11228 ::
11229
11230       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11231
11232 Overview:
11233 """""""""
11234
11235 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11236 object's lifetime.
11237
11238 Arguments:
11239 """"""""""
11240
11241 The first argument is a constant integer representing the size of the
11242 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11243 to the object.
11244
11245 Semantics:
11246 """"""""""
11247
11248 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11249 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11250 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11251 object following this intrinsic may be removed as dead.
11252
11253 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11254 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11255
11256 Syntax:
11257 """""""
11258
11259 ::
11260
11261       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11262
11263 Overview:
11264 """""""""
11265
11266 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11267 a memory object will not change.
11268
11269 Arguments:
11270 """"""""""
11271
11272 The first argument is a constant integer representing the size of the
11273 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11274 to the object.
11275
11276 Semantics:
11277 """"""""""
11278
11279 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11280 the return value, the referenced memory location is constant and
11281 unchanging.
11282
11283 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11284 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11285
11286 Syntax:
11287 """""""
11288
11289 ::
11290
11291       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11292
11293 Overview:
11294 """""""""
11295
11296 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11297 memory object are mutable.
11298
11299 Arguments:
11300 """"""""""
11301
11302 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11303 The second argument is a constant integer representing the size of the
11304 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11305 pointer to the object.
11306
11307 Semantics:
11308 """"""""""
11309
11310 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11311
11312 General Intrinsics
11313 ------------------
11314
11315 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11316 purpose.
11317
11318 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11320
11321 Syntax:
11322 """""""
11323
11324 ::
11325
11326       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11327
11328 Overview:
11329 """""""""
11330
11331 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11332
11333 Arguments:
11334 """"""""""
11335
11336 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11337 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11338 source file name, and the last argument is the line number.
11339
11340 Semantics:
11341 """"""""""
11342
11343 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11344 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11345 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11346 ignored by code generation and optimization.
11347
11348 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11349 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11350
11351 Syntax:
11352 """""""
11353
11354 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11355 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11356 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11357 '``0``'.
11358
11359 ::
11360
11361       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11362       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11363       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11364       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11365       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11366
11367 Overview:
11368 """""""""
11369
11370 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11371
11372 Arguments:
11373 """"""""""
11374
11375 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11376 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11377 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11378 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11379
11380 Semantics:
11381 """"""""""
11382
11383 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11384 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11385 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11386 generation and optimization.
11387
11388 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11390
11391 Syntax:
11392 """""""
11393
11394 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11395 any integer bit width.
11396
11397 ::
11398
11399       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11400       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11401       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11402       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11403       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11404
11405 Overview:
11406 """""""""
11407
11408 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11409
11410 Arguments:
11411 """"""""""
11412
11413 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11414 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11415 global string which is the source file name, and the last argument is
11416 the line number. It returns the value of the first argument.
11417
11418 Semantics:
11419 """"""""""
11420
11421 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11422 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11423 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11424 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11425
11426 '``llvm.trap``' Intrinsic
11427 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11428
11429 Syntax:
11430 """""""
11431
11432 ::
11433
11434       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11435
11436 Overview:
11437 """""""""
11438
11439 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11440
11441 Arguments:
11442 """"""""""
11443
11444 None.
11445
11446 Semantics:
11447 """"""""""
11448
11449 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11450 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11451 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11452
11453 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11454 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11455
11456 Syntax:
11457 """""""
11458
11459 ::
11460
11461       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11462
11463 Overview:
11464 """""""""
11465
11466 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11467
11468 Arguments:
11469 """"""""""
11470
11471 None.
11472
11473 Semantics:
11474 """"""""""
11475
11476 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11477 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11478 debugger.
11479
11480 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11481 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11482
11483 Syntax:
11484 """""""
11485
11486 ::
11487
11488       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11489
11490 Overview:
11491 """""""""
11492
11493 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11494 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11495 is placed on the stack before local variables.
11496
11497 Arguments:
11498 """"""""""
11499
11500 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11501 The first argument is the value loaded from the stack guard
11502 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11503 enough space to hold the value of the guard.
11504
11505 Semantics:
11506 """"""""""
11507
11508 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11509 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11510 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11511 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11512 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11513 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11514 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11515
11516 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11518
11519 Syntax:
11520 """""""
11521
11522 ::
11523
11524       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11525
11526 Overview:
11527 """""""""
11528
11529 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11530 created stack protector and if they are not equal calls the
11531 ``__stack_chk_fail()`` function.
11532
11533 Arguments:
11534 """"""""""
11535
11536 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11537 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11538
11539 Semantics:
11540 """"""""""
11541
11542 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11543 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11544 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11545
11546 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11547 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11548 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11549 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11550 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11551 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11552 codegen after the tail call decision has occurred.
11553
11554 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11556
11557 Syntax:
11558 """""""
11559
11560 ::
11561
11562       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11563       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11564
11565 Overview:
11566 """""""""
11567
11568 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11569 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11570 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11571 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11572 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11573 other object.
11574
11575 Arguments:
11576 """"""""""
11577
11578 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11579 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11580 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11581 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11582 only accepts constants.
11583
11584 Semantics:
11585 """"""""""
11586
11587 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11588 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11589 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11590 on the ``min`` argument).
11591
11592 '``llvm.expect``' Intrinsic
11593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11594
11595 Syntax:
11596 """""""
11597
11598 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11599 integer bit width.
11600
11601 ::
11602
11603       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11604       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11605       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11606
11607 Overview:
11608 """""""""
11609
11610 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11611 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11612
11613 Arguments:
11614 """"""""""
11615
11616 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11617 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11618 constant value, variables are not allowed.
11619
11620 Semantics:
11621 """"""""""
11622
11623 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11624
11625 .. _int_assume:
11626
11627 '``llvm.assume``' Intrinsic
11628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11629
11630 Syntax:
11631 """""""
11632
11633 ::
11634
11635       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11636
11637 Overview:
11638 """""""""
11639
11640 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11641 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11642 of the code.
11643
11644 Arguments:
11645 """"""""""
11646
11647 The condition which the optimizer may assume is always true.
11648
11649 Semantics:
11650 """"""""""
11651
11652 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11653 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11654 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11655 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11656 violated during execution, the behavior is undefined.
11657
11658 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11659 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11660 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11661 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11662 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11663 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11664 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11665 optimizer.
11666
11667 .. _bitset.test:
11668
11669 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11670 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11671
11672 Syntax:
11673 """""""
11674
11675 ::
11676
11677       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11678
11679
11680 Arguments:
11681 """"""""""
11682
11683 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11684 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11685
11686 Overview:
11687 """""""""
11688
11689 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11690 member of the given bitset.
11691
11692 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11693 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11694
11695 Syntax:
11696 """""""
11697
11698 ::
11699
11700       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11701
11702 Overview:
11703 """""""""
11704
11705 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11706 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11707 with an invoke instruction.
11708
11709 Arguments:
11710 """"""""""
11711
11712 None.
11713
11714 Semantics:
11715 """"""""""
11716
11717 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11718 by codegen.
11719
11720 Stack Map Intrinsics
11721 --------------------
11722
11723 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11724 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11725 are described in :doc:`StackMaps`.