[LangRef] Fix sphinx warning
[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 an 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 an 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 separated 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 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 produced 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 transformations
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_token:
2172
2173 Token Type
2174 ^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The token type is used when a value is associated with an instruction
2179 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2180 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2181 :ref:`select <i_select>` of type token.
2182
2183 :Syntax:
2184
2185 ::
2186
2187       token
2188
2189
2190
2191 .. _t_metadata:
2192
2193 Metadata Type
2194 ^^^^^^^^^^^^^
2195
2196 :Overview:
2197
2198 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2199 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2200
2201 :Syntax:
2202
2203 ::
2204
2205       metadata
2206
2207 .. _t_aggregate:
2208
2209 Aggregate Types
2210 ^^^^^^^^^^^^^^^
2211
2212 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2213 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2214 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2215 aggregate types.
2216
2217 .. _t_array:
2218
2219 Array Type
2220 """"""""""
2221
2222 :Overview:
2223
2224 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2225 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2226 elements) and an underlying data type.
2227
2228 :Syntax:
2229
2230 ::
2231
2232       [<# elements> x <elementtype>]
2233
2234 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2235 be any type with a size.
2236
2237 :Examples:
2238
2239 +------------------+--------------------------------------+
2240 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2241 +------------------+--------------------------------------+
2242 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2243 +------------------+--------------------------------------+
2244 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2245 +------------------+--------------------------------------+
2246
2247 Here are some examples of multidimensional arrays:
2248
2249 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2250 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2251 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2252 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2253 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2254 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2255 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2256
2257 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2258 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2259 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2260 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2261 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2262 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2263 example.
2264
2265 .. _t_struct:
2266
2267 Structure Type
2268 """"""""""""""
2269
2270 :Overview:
2271
2272 The structure type is used to represent a collection of data members
2273 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2274 a size.
2275
2276 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2277 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2278 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2279 '``insertvalue``' instructions.
2280
2281 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2282 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2283 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2284 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2285 required to match what the underlying code generator expects.
2286
2287 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2288 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2289 identified types are always defined at the top level with a name.
2290 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2291 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2292 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2293
2294 :Syntax:
2295
2296 ::
2297
2298       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2299       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2300
2301 :Examples:
2302
2303 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2304 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2305 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2306 | ``{ 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``.  |
2307 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2308 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2309 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2310
2311 .. _t_opaque:
2312
2313 Opaque Structure Types
2314 """"""""""""""""""""""
2315
2316 :Overview:
2317
2318 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2319 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2320 notion of a forward declared structure.
2321
2322 :Syntax:
2323
2324 ::
2325
2326       %X = type opaque
2327       %52 = type opaque
2328
2329 :Examples:
2330
2331 +--------------+-------------------+
2332 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2333 +--------------+-------------------+
2334
2335 .. _constants:
2336
2337 Constants
2338 =========
2339
2340 LLVM has several different basic types of constants. This section
2341 describes them all and their syntax.
2342
2343 Simple Constants
2344 ----------------
2345
2346 **Boolean constants**
2347     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2348     of the ``i1`` type.
2349 **Integer constants**
2350     Standard integers (such as '4') are constants of the
2351     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2352     integer types.
2353 **Floating point constants**
2354     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2355     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2356     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2357     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2358     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2359     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2360     point <t_floating>` type.
2361 **Null pointer constants**
2362     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2363     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2364
2365 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2366 floating point constants. For example, the form
2367 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2368 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2369 constants are required (and the only time that they are generated by the
2370 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2371 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2372 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2373 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2374 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2375
2376 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2377 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2378 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2379 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2380 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2381 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2382 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2383 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2384 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2385 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2386 will only work if they match the long double format on your target.
2387 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2388 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2389 (sign bit at the left).
2390
2391 There are no constants of type x86_mmx.
2392
2393 .. _complexconstants:
2394
2395 Complex Constants
2396 -----------------
2397
2398 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2399 constants and smaller complex constants.
2400
2401 **Structure constants**
2402     Structure constants are represented with notation similar to
2403     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2404     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2405     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2406     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2407     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2408     must match those specified by the type.
2409 **Array constants**
2410     Array constants are represented with notation similar to array type
2411     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2412     square brackets (``[]``)). For example:
2413     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2414     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2415     match those specified by the type. As a special case, character array
2416     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2417     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2418 **Vector constants**
2419     Vector constants are represented with notation similar to vector
2420     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2421     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2422     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2423     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2424     elements must match those specified by the type.
2425 **Zero initialization**
2426     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2427     value to zero of *any* type, including scalar and
2428     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2429     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2430     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2431 **Metadata node**
2432     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2433     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2434     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2435     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2436     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2437     information such as debug info.
2438
2439 Global Variable and Function Addresses
2440 --------------------------------------
2441
2442 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2443 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2444 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2445 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2446 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2447 file:
2448
2449 .. code-block:: llvm
2450
2451     @X = global i32 17
2452     @Y = global i32 42
2453     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2454
2455 .. _undefvalues:
2456
2457 Undefined Values
2458 ----------------
2459
2460 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2461 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2462 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2463 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2464
2465 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2466 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2467 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2468 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2469
2470 .. code-block:: llvm
2471
2472       %A = add %X, undef
2473       %B = sub %X, undef
2474       %C = xor %X, undef
2475     Safe:
2476       %A = undef
2477       %B = undef
2478       %C = undef
2479
2480 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2481 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2482
2483 .. code-block:: llvm
2484
2485       %A = or %X, undef
2486       %B = and %X, undef
2487     Safe:
2488       %A = -1
2489       %B = 0
2490     Unsafe:
2491       %A = undef
2492       %B = undef
2493
2494 These logical operations have bits that are not always affected by the
2495 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2496 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2497 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2498 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2499 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2500 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2501 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2502 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2503
2504 .. code-block:: llvm
2505
2506       %A = select undef, %X, %Y
2507       %B = select undef, 42, %Y
2508       %C = select %X, %Y, undef
2509     Safe:
2510       %A = %X     (or %Y)
2511       %B = 42     (or %Y)
2512       %C = %Y
2513     Unsafe:
2514       %A = undef
2515       %B = undef
2516       %C = undef
2517
2518 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2519 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2520 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2521 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2522 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2523 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2524 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2525
2526 .. code-block:: llvm
2527
2528       %A = xor undef, undef
2529
2530       %B = undef
2531       %C = xor %B, %B
2532
2533       %D = undef
2534       %E = icmp slt %D, 4
2535       %F = icmp gte %D, 4
2536
2537     Safe:
2538       %A = undef
2539       %B = undef
2540       %C = undef
2541       %D = undef
2542       %E = undef
2543       %F = undef
2544
2545 This example points out that two '``undef``' operands are not
2546 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2547 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2548 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2549 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2550 its value over its "live range". This is true because the variable
2551 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2552 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2553 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2554 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2555 uses with" concept would not hold.
2556
2557 .. code-block:: llvm
2558
2559       %A = fdiv undef, %X
2560       %B = fdiv %X, undef
2561     Safe:
2562       %A = undef
2563     b: unreachable
2564
2565 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2566 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2567 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2568 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2569 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2570 However, in the second example, we can make a more aggressive
2571 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2572 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2573 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2574 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2575 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2576 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2577
2578 .. code-block:: llvm
2579
2580     a:  store undef -> %X
2581     b:  store %X -> undef
2582     Safe:
2583     a: <deleted>
2584     b: unreachable
2585
2586 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2587 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2588 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2589 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2590 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2591
2592 .. _poisonvalues:
2593
2594 Poison Values
2595 -------------
2596
2597 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2598 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2599 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2600 that results in undefined behavior.
2601
2602 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2603 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2604 the ``nsw`` flag.
2605
2606 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2607
2608 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2609 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2610    their dynamic predecessor basic block.
2611 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2612    in the dynamic callers of their functions.
2613 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2614    instructions that dynamically transfer control back to them.
2615 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2616    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2617    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2618 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2619    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2620    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2621    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2622 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2623    most recent preceding instruction with externally visible side
2624    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2625    operations <volatile>`.)
2626 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2627    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2628    multiple successors and the instruction is always executed when
2629    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2630    when control is transferred to another.
2631 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2632    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2633    be different if the terminator had transferred control to a different
2634    successor.
2635 -  Dependence is transitive.
2636
2637 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2638 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2639 on a poison value has undefined behavior.
2640
2641 Here are some examples:
2642
2643 .. code-block:: llvm
2644
2645     entry:
2646       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2647       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2648       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2649       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2650
2651       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2652       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2653
2654       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2655
2656       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2657       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2658       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2659       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2660
2661       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2662       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2663
2664     true:
2665       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2666                                            ; it has undefined behavior.
2667       br label %end
2668
2669     end:
2670       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2671                                            ; Both edges into this PHI are
2672                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2673                                            ; always results in a poison value.
2674
2675       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2676                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2677                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2678
2679       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2680                                            ; The same branch again, but this time the
2681                                            ; true block doesn't have side effects.
2682
2683     second_true:
2684       ; No side effects!
2685       ret void
2686
2687     second_end:
2688       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2689                                            ; on the store in %end. Also, it is
2690                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2691                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2692                                            ; behavior in this example).
2693
2694 .. _blockaddress:
2695
2696 Addresses of Basic Blocks
2697 -------------------------
2698
2699 ``blockaddress(@function, %block)``
2700
2701 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2702 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2703 Taking the address of the entry block is illegal.
2704
2705 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2706 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2707 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2708 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2709 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2710 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2711 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2712 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2713 instruction.
2714
2715 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2716 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2717
2718 .. _constantexprs:
2719
2720 Constant Expressions
2721 --------------------
2722
2723 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2724 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2725 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2726 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2727 The following is the syntax for constant expressions:
2728
2729 ``trunc (CST to TYPE)``
2730     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2731     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2732 ``zext (CST to TYPE)``
2733     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2734     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2735 ``sext (CST to TYPE)``
2736     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2737     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2738 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2739     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2740     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2741     must be floating point.
2742 ``fpext (CST to TYPE)``
2743     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2744     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2745     floating point.
2746 ``fptoui (CST to TYPE)``
2747     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2748     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2749     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2750     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2751     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2752 ``fptosi (CST to TYPE)``
2753     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2754     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2755     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2756     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2757     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2758 ``uitofp (CST to TYPE)``
2759     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2760     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2761     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2762     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2763     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2764 ``sitofp (CST to TYPE)``
2765     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2766     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2767     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2768     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2769     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2770 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2771     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2772     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2773     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2774     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2775 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2776     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2777     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2778     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2779     This one is *really* dangerous!
2780 ``bitcast (CST to TYPE)``
2781     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2782     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2783     instruction <i_bitcast>`.
2784 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2785     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2786     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2787     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2788 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2790     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2791     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2792     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2793 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2794     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2795 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2796     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2797 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2798     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2799 ``extractelement (VAL, IDX)``
2800     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2801     constants.
2802 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2803     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2804     constants.
2805 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2806     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2807     constants.
2808 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2809     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2810     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2811     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2812     least one index value must be specified.
2813 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2814     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2815     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2816     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2817     value must be specified.
2818 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2819     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2820     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2821     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2822     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2823     operations on floating point values are allowed).
2824
2825 Other Values
2826 ============
2827
2828 .. _inlineasmexprs:
2829
2830 Inline Assembler Expressions
2831 ----------------------------
2832
2833 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2834 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2835 represents the inline assembler as a template string (containing the
2836 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2837 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2838 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2839 stack conservatively.
2840
2841 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2842 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2843 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2844 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2845 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2846
2847 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2848 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2849 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2850 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2851 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2852 syntax known to LLVM.
2853
2854 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2855 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2856 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2857 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2858 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2859 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2860 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2861 assembly.
2862
2863 An example inline assembler expression is:
2864
2865 .. code-block:: llvm
2866
2867     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2868
2869 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2870 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2871 Thus, typically we have:
2872
2873 .. code-block:: llvm
2874
2875     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2876
2877 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2878 marked as having side effects. This is done through the use of the
2879 '``sideeffect``' keyword, like so:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2884
2885 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2886 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2887 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2888 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2889 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2890 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2891
2892 .. code-block:: llvm
2893
2894     call void asm alignstack "eieio", ""()
2895
2896 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2897 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2898 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2899 the only supported dialects. An example is:
2900
2901 .. code-block:: llvm
2902
2903     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2904
2905 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2906 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2907 keyword last.
2908
2909 Inline Asm Constraint String
2910 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2911
2912 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2913 more constraint codes.
2914
2915 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2916 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2917 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2918 second, etc.
2919
2920 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2921 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2922 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2923 clobbers. They cannot be intermingled.
2924
2925 There are also three different categories of constraint codes:
2926
2927 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2928   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2929   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2930 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2931   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2932   modes used by the target.
2933 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2934   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2935   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2936   proper range for the instruction you wish to use it with.
2937
2938 Output constraints
2939 """"""""""""""""""
2940
2941 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2942 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2943 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2944 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2945 below about indirect outputs).
2946
2947 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2948 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2949 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2950 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2951 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2952 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2953 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2954 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2955 output).
2956
2957 Input constraints
2958 """""""""""""""""
2959
2960 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2961 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2962 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2963 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2964 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2965 contain the same value.
2966
2967 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2968 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2969 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2970 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2971 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2972 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2973 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2974 constraint).
2975
2976 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2977 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2978 (even when the other input has the same value).
2979
2980 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2981 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2982
2983 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2984 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2985 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2986 registers, and all of them passed to the inline asm.
2987
2988 However, this feature is often not as useful as you might think.
2989
2990 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2991 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2992 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2993 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2994 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2995 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2996
2997 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2998 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2999 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3000 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3001 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3002 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3003 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3004 use)
3005
3006 Indirect inputs and outputs
3007 """""""""""""""""""""""""""
3008
3009 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3010 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3011 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3012 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3013 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3014 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3015 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3016 memory location, instead of just read from it).
3017
3018 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3019 address of a variable as a value.
3020
3021 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3022 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3023 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3024 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3025 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3026 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3027 optimization passes. I would recommend not using it.)
3028
3029
3030 Clobber constraints
3031 """""""""""""""""""
3032
3033 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3034 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3035 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3036 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3037 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3038 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3039 output.
3040
3041
3042 Constraint Codes
3043 """"""""""""""""
3044 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3045
3046 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3047 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3048 (e.g. "``{eax}``").
3049
3050 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3051 GCC's constraint codes.
3052
3053 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3054 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3055 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3056
3057 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3058 inline asm constraint list:
3059
3060 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3061    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3062    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3063    constraint list.
3064
3065 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3066    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3067    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3068    constraint list will be chosen together.
3069
3070 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3071 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3072 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3073 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3074
3075 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3076 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3077 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3078 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3079 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3080 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3081 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3082 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3083 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3084 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3085 intended.)
3086
3087 Supported Constraint Code List
3088 """"""""""""""""""""""""""""""
3089
3090 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3091 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3092 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3093 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3094
3095 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3096
3097 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3098 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3099   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3100   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3101 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3102   immediate, or a relocatable value.
3103 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3104 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3105 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3106   useful to pass a label for an asm branch or call.
3107
3108   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3109      block without telling llvm about the control transfer???)
3110
3111 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3112
3113 Other constraints are target-specific:
3114
3115 AArch64:
3116
3117 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3118 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3119   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3120 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3121   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3122 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3123   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3124 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3125   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3126 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3127   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3128   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3129   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3130 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3131   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3132 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3133   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3134   well.)
3135 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3136 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3137 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3138
3139 AMDGPU:
3140
3141 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3142 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3143 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3144
3145
3146 All ARM modes:
3147
3148 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3149   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3150
3151 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3152
3153 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3154 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3155 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3156 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3157   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3158   print the inverted value).
3159 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3160   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3161   value).
3162 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3163 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3164 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3165 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3166 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3167   as ``r``.
3168 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3169   invalid.
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 ARM's Thumb1 mode:
3178
3179 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3180 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3181 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3182   some amount.
3183 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3184 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3185 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3186 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3187 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3188 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3189 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3190 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3191   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3192 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3193   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3194 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3195   ``s0-s31``.
3196
3197
3198 Hexagon:
3199
3200 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3201   at the moment.
3202 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3203
3204 MSP430:
3205
3206 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3207
3208 MIPS:
3209
3210 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3211 - ``J``: An immediate integer zero.
3212 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3213 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3214 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3215 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3216 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3217 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3218   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3219 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3220   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3221   ``m``.
3222 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3223   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3224 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3225 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3226   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3227   argument modifier for compatibility with GCC.
3228 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3229   ``25``).
3230 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3231 - ``x``: Invalid.
3232
3233 NVPTX:
3234
3235 - ``b``: A 1-bit integer register.
3236 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3237 - ``r``: A 32-bit integer register.
3238 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3239 - ``f``: A 32-bit float register.
3240 - ``d``: A 64-bit float register.
3241
3242
3243 PowerPC:
3244
3245 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3246 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3247 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3248 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3249 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3250 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3251 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3252 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3253   constant.
3254 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3255   treated the same as ``m``.
3256 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3257 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3258   ``R1-R31``).
3259 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3260   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3261 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3262   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3263   altivec vector register (``V0-V31``).
3264
3265   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3266      is supposed to only use the altivec vector registers?
3267
3268 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3269 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3270 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3271   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3272 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3273   set.
3274
3275 Sparc:
3276
3277 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3278 - ``r``: A 32-bit integer register.
3279
3280 SystemZ:
3281
3282 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3283 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3284 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3285 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3286 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3287 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3288   ``m``, at the moment.
3289 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3290 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3291   address context evaluates as zero).
3292 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3293   (LLVM-specific)
3294 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3295
3296 X86:
3297
3298 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3299 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3300 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3301 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3302   0xffffffff.
3303 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3304 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3305 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3306 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3307 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3308 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3309 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3310   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3311   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3312 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3313   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3314 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3315 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3316   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3317 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3318 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3319 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3320   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3321   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3322   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3323 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3324 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3325   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3326   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3327   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3328   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3329   statement.
3330
3331 XCore:
3332
3333 - ``r``: A 32-bit integer register.
3334
3335
3336 .. _inline-asm-modifiers:
3337
3338 Asm template argument modifiers
3339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3340
3341 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3342 "``${0:n}``".
3343
3344 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3345 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3346 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3347 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3348
3349 Target-independent:
3350
3351 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3352   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3353 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3354   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3355 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3356   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3357
3358 AArch64:
3359
3360 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3361   instead of ``x30``, print ``w30``.
3362 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3363 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3364   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3365   ``v*``.
3366
3367 AMDGPU:
3368
3369 - ``r``: No effect.
3370
3371 ARM:
3372
3373 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3374   register).
3375 - ``P``: No effect.
3376 - ``q``: No effect.
3377 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3378   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3379 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3380   prefix.
3381 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3382 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3383   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3384 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3385   register of a two-register operand.
3386 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3387   register of a two-register operand.
3388 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3389   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3390   to ``R``.)
3391
3392   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3393      of a two-register operand.
3394
3395 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3396 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3397 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3398   adornment.
3399
3400 Hexagon:
3401
3402 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3403   has been allocated consecutively to the first.
3404
3405   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3406      nothing that ensures that happens, is there?
3407
3408 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3409   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3410
3411 MSP430:
3412
3413 No additional modifiers.
3414
3415 MIPS:
3416
3417 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3418 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3419 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3420 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3421 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3422 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3423   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3424
3425   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3426
3427 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3428   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3429
3430   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3431
3432 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3433   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3434   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3435   ``M``.)
3436 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3437   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3438   constraint.
3439
3440 NVPTX:
3441
3442 - ``r``: No effect.
3443
3444 PowerPC:
3445
3446 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3447   has been allocated consecutively to the first.
3448
3449   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3450      nothing that ensures that happens, is there?
3451
3452 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3453   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3454 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3455   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3456 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3457   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3458   always print nothing)
3459 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3460   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3461
3462 Sparc:
3463
3464 - ``r``: No effect.
3465
3466 SystemZ:
3467
3468 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3469 target-independent modifiers.
3470
3471 X86:
3472
3473 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3474   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3475 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3476 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3477   operand.
3478 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3479   memory operand.
3480 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3481   operand.
3482 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3483   operand.
3484 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3485   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3486 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3487   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3488   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3489   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3490 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3491 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3492   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3493
3494 XCore:
3495
3496 No additional modifiers.
3497
3498
3499 Inline Asm Metadata
3500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3501
3502 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3503 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3504 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3505 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3506 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3507 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3508 it. For example:
3509
3510 .. code-block:: llvm
3511
3512     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3513     ...
3514     !42 = !{ i32 1234567 }
3515
3516 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3517 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3518 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3519 occurs on.
3520
3521 .. _metadata:
3522
3523 Metadata
3524 ========
3525
3526 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3527 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3528 code generator. One example application of metadata is source-level
3529 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3530
3531 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3532 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3533
3534 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3535
3536 .. _metadata-string:
3537
3538 Metadata Nodes and Metadata Strings
3539 -----------------------------------
3540
3541 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3542 contain any character by escaping non-printable characters with
3543 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3544 "``!"test\00"``".
3545
3546 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3547 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3548 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3549 their operand. For example:
3550
3551 .. code-block:: llvm
3552
3553     !{ !"test\00", i32 10}
3554
3555 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3556
3557 .. code-block:: llvm
3558
3559     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3560
3561 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3562 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3563 when metadata operands change.
3564
3565 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3566 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3567 example:
3568
3569 .. code-block:: llvm
3570
3571     !foo = !{!4, !3}
3572
3573 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3574 function is using two metadata arguments:
3575
3576 .. code-block:: llvm
3577
3578     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3579
3580 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3581 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3582
3583 .. code-block:: llvm
3584
3585     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3586
3587 More information about specific metadata nodes recognized by the
3588 optimizers and code generator is found below.
3589
3590 .. _specialized-metadata:
3591
3592 Specialized Metadata Nodes
3593 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3594
3595 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3596 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3597 order.
3598
3599 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3600 metadata nodes are related to debug info.
3601
3602 .. _DICompileUnit:
3603
3604 DICompileUnit
3605 """""""""""""
3606
3607 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3608 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3609 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3610 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3611 references to them from instructions).
3612
3613 .. code-block:: llvm
3614
3615     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3616                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3617                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3618                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3619                         globals: !5, imports: !6)
3620
3621 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3622 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3623 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3624 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3625 entities (declarations and namespaces).
3626
3627 .. _DIFile:
3628
3629 DIFile
3630 """"""
3631
3632 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3633
3634 .. code-block:: llvm
3635
3636     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3637
3638 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3639 for ``file:`` fields.
3640
3641 .. _DIBasicType:
3642
3643 DIBasicType
3644 """""""""""
3645
3646 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3647 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3648
3649 .. code-block:: llvm
3650
3651     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3652                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3653     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3654
3655 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3656 following:
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660   DW_ATE_address       = 1
3661   DW_ATE_boolean       = 2
3662   DW_ATE_float         = 4
3663   DW_ATE_signed        = 5
3664   DW_ATE_signed_char   = 6
3665   DW_ATE_unsigned      = 7
3666   DW_ATE_unsigned_char = 8
3667
3668 .. _DISubroutineType:
3669
3670 DISubroutineType
3671 """"""""""""""""
3672
3673 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3674 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3675 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3676 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3677
3678 .. code-block:: llvm
3679
3680     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3681     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3682     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3683
3684 .. _DIDerivedType:
3685
3686 DIDerivedType
3687 """""""""""""
3688
3689 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3690 qualified types.
3691
3692 .. code-block:: llvm
3693
3694     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3695                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3696     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3697                         align: 32)
3698
3699 The following ``tag:`` values are valid:
3700
3701 .. code-block:: llvm
3702
3703   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3704   DW_TAG_member             = 13
3705   DW_TAG_pointer_type       = 15
3706   DW_TAG_reference_type     = 16
3707   DW_TAG_typedef            = 22
3708   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3709   DW_TAG_const_type         = 38
3710   DW_TAG_volatile_type      = 53
3711   DW_TAG_restrict_type      = 55
3712
3713 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3714 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3715 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3716 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3717 argument of a subprogram.
3718
3719 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3720
3721 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3722 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3723 ``baseType:``.
3724
3725 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3726
3727 .. _DICompositeType:
3728
3729 DICompositeType
3730 """""""""""""""
3731
3732 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3733 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3734
3735 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3736 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3737 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3738 <metadata-string>` that matches their identifier.
3739
3740 .. code-block:: llvm
3741
3742     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3743     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3744     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3745     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3746                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3747                           elements: !{!0, !1, !2})
3748
3749 The following ``tag:`` values are valid:
3750
3751 .. code-block:: llvm
3752
3753   DW_TAG_array_type       = 1
3754   DW_TAG_class_type       = 2
3755   DW_TAG_enumeration_type = 4
3756   DW_TAG_structure_type   = 19
3757   DW_TAG_union_type       = 23
3758   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3759   DW_TAG_inheritance      = 28
3760
3761
3762 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3763 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3764 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3765 array type is a native packed vector.
3766
3767 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3768 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3769 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3770 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3771
3772 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3773 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3774 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3775
3776 .. _DISubrange:
3777
3778 DISubrange
3779 """"""""""
3780
3781 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3782 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3783
3784 .. code-block:: llvm
3785
3786     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3787     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3788     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3789
3790 .. _DIEnumerator:
3791
3792 DIEnumerator
3793 """"""""""""
3794
3795 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3796 variants of :ref:`DICompositeType`.
3797
3798 .. code-block:: llvm
3799
3800     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3801     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3802     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3803
3804 DITemplateTypeParameter
3805 """""""""""""""""""""""
3806
3807 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3808 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3809 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3810
3811 .. code-block:: llvm
3812
3813     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3814
3815 DITemplateValueParameter
3816 """"""""""""""""""""""""
3817
3818 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3819 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3820 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3821 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3822 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3823
3824 .. code-block:: llvm
3825
3826     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3827
3828 DINamespace
3829 """""""""""
3830
3831 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3832
3833 .. code-block:: llvm
3834
3835     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3836
3837 DIGlobalVariable
3838 """"""""""""""""
3839
3840 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3845                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3847                            declaration: !4)
3848
3849 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3850 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3851
3852 .. _DISubprogram:
3853
3854 DISubprogram
3855 """"""""""""
3856
3857 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3858 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3859 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3860 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3865                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3866                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3867                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3868                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3869                        function: void ()* @_Z3foov,
3870                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3871
3872 .. _DILexicalBlock:
3873
3874 DILexicalBlock
3875 """"""""""""""
3876
3877 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3878 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to dinstinguish
3879 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3880 fields.
3881
3882 .. code-block:: llvm
3883
3884     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3885
3886 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3887 operands.
3888
3889 .. _DILexicalBlockFile:
3890
3891 DILexicalBlockFile
3892 """"""""""""""""""
3893
3894 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3895 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3896 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3897 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3898
3899 .. code-block:: llvm
3900
3901     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3902     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3903     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3904
3905 .. _DILocation:
3906
3907 DILocation
3908 """"""""""
3909
3910 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3911 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3912 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3913
3914 .. code-block:: llvm
3915
3916     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3917
3918 .. _DILocalVariable:
3919
3920 DILocalVariable
3921 """""""""""""""
3922
3923 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3924 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3925 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3926 :ref:`DISubprogram`.
3927
3928 .. code-block:: llvm
3929
3930     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3931                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3932     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3933                           type: !3)
3934     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3935
3936 DIExpression
3937 """"""""""""
3938
3939 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3940 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3941 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3942 variable.
3943
3944 The current supported vocabulary is limited:
3945
3946 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3947 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3948 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3949   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3950
3951 .. code-block:: llvm
3952
3953     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3954     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3955     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3956     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3957
3958 DIObjCProperty
3959 """"""""""""""
3960
3961 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3962
3963 .. code-block:: llvm
3964
3965     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3966                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3967
3968 DIImportedEntity
3969 """"""""""""""""
3970
3971 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3972 compile unit.
3973
3974 .. code-block:: llvm
3975
3976    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3977                           entity: !1, line: 7)
3978
3979 '``tbaa``' Metadata
3980 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3981
3982 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3983 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3984 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3985 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3986 custom alias analysis behavior for other languages.
3987
3988 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3989 to three fields, e.g.:
3990
3991 .. code-block:: llvm
3992
3993     !0 = !{ !"an example type tree" }
3994     !1 = !{ !"int", !0 }
3995     !2 = !{ !"float", !0 }
3996     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3997
3998 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3999 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4000 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4001 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4002 common names.
4003
4004 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4005 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4006 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4007 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4008 from multiple front-ends is handled conservatively.
4009
4010 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4011 indicates that the type is "constant" (meaning
4012 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4013 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4014
4015 '``tbaa.struct``' Metadata
4016 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4017
4018 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4019 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4020 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4021 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4022 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4023 of the aggregate.
4024
4025 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4026 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4027
4028 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4029 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4030 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4031 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4032 its tbaa tag. e.g.:
4033
4034 .. code-block:: llvm
4035
4036     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4037
4038 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4039 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4040 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4041
4042 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4043 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4044 does not carry useful data and need not be preserved.
4045
4046 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4047 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4048
4049 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4050 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4051 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4052 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4053 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4054 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4055 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4056 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4057 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4058 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4059 alias.
4060
4061 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4062 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4063 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4064 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4065 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4066
4067 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4068 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4069 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4070 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4071 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4072 optionally be provided as a third list entry.
4073
4074 For example,
4075
4076 .. code-block:: llvm
4077
4078     ; Two scope domains:
4079     !0 = !{!0}
4080     !1 = !{!1}
4081
4082     ; Some scopes in these domains:
4083     !2 = !{!2, !0}
4084     !3 = !{!3, !0}
4085     !4 = !{!4, !1}
4086
4087     ; Some scope lists:
4088     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4089     !6 = !{!4, !3, !2}
4090     !7 = !{!3}
4091
4092     ; These two instructions don't alias:
4093     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4094     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4095
4096     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4097     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4098     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4099     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4100
4101     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4102     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4103     ; !alias.scope list):
4104     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4105     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4106
4107 '``fpmath``' Metadata
4108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4109
4110 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4111 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4112 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4113 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4114 it. ULP is defined as follows:
4115
4116     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4117     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4118     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4119     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4120     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4121
4122 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4123 number representing the maximum relative error, for example:
4124
4125 .. code-block:: llvm
4126
4127     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4128
4129 .. _range-metadata:
4130
4131 '``range``' Metadata
4132 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4133
4134 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4135 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4136 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4137 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4138 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4139 pair. Each pair has the following properties:
4140
4141 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4142 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4143 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4144 -  The range is allowed to wrap.
4145 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4146    ``a!=b``.
4147
4148 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4149 they must be non-contiguous.
4150
4151 Examples:
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4156       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4157       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4158       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4159              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4160     ...
4161     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4162     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4163     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4164     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4165
4166 '``llvm.loop``'
4167 ^^^^^^^^^^^^^^^
4168
4169 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4170 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4171 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4172 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4173 specified with the name ``llvm.loop``.
4174
4175 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4176 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4177 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4178 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4179 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4180 constructs:
4181
4182 .. code-block:: llvm
4183
4184     !0 = !{!0}
4185     !1 = !{!1}
4186
4187 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4188 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4189 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4190 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4191
4192 .. code-block:: llvm
4193
4194       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4195     ...
4196     !0 = !{!0, !1}
4197     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4198
4199 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4200 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4201
4202 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4203 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4204 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4205 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4206 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4207 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4208 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4209 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4210 in determining the safety of these transformations.
4211
4212 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4216 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4217 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4218 example:
4219
4220 .. code-block:: llvm
4221
4222    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4223
4224 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4225 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4226 then the interleave count will be determined automatically.
4227
4228 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4230
4231 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4232 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4233 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4234 0 disables vectorization:
4235
4236 .. code-block:: llvm
4237
4238    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4239    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4240
4241 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4243
4244 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4245 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4246 operand is an integer specifying the width. For example:
4247
4248 .. code-block:: llvm
4249
4250    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4251
4252 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4253 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4254 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4255 determined automatically.
4256
4257 '``llvm.loop.unroll``'
4258 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4259
4260 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4261 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4262 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4263 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4264 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4265 optimizer believes it is safe to do so.
4266
4267 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4269
4270 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4271 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4272 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4273 example:
4274
4275 .. code-block:: llvm
4276
4277    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4278
4279 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4280 will be partially unrolled.
4281
4282 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4286 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4287
4288 .. code-block:: llvm
4289
4290    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4291
4292 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4293 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4294
4295 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4296 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4297
4298 .. code-block:: llvm
4299
4300    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4301
4302 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4304
4305 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4306 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4307 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4308 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4309
4310 .. code-block:: llvm
4311
4312    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4313
4314 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4316
4317 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4318 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4319 For example:
4320
4321 .. code-block:: llvm
4322
4323    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4324
4325 '``llvm.mem``'
4326 ^^^^^^^^^^^^^^^
4327
4328 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4329 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4330
4331 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4332 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4333
4334 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4335 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4336 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4337 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4338 with the same loop identifier.
4339
4340 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4341 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4342 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4343 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4344 ``L2``.
4345
4346 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4347 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4348 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4349 loop.
4350
4351 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4352 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4353 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4354 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4355 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4356 insert new memory instructions into the loop body).
4357
4358 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4359 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4360 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4361
4362 .. code-block:: llvm
4363
4364    for.body:
4365      ...
4366      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4367      ...
4368      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4369      ...
4370      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4371
4372    for.end:
4373    ...
4374    !0 = !{!0}
4375
4376 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4377 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4378 the loop identifier metadata node directly:
4379
4380 .. code-block:: llvm
4381
4382    outer.for.body:
4383      ...
4384      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4385      ...
4386      br label %inner.for.body
4387
4388    inner.for.body:
4389      ...
4390      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4391      ...
4392      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4393      ...
4394      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4395
4396    inner.for.end:
4397      ...
4398      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4399      ...
4400      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4401
4402    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4403    ...
4404    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4405    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4406    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4407
4408 '``llvm.bitsets``'
4409 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4410
4411 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4412 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4413
4414 Module Flags Metadata
4415 =====================
4416
4417 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4418 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4419 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4420 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4421 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4422 look it up.
4423
4424 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4425 Each triplet has the following form:
4426
4427 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4428    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4429    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4430    described below.
4431 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4432    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4433    including entries with the **Require** behavior).
4434 -  The third element is the value of the flag.
4435
4436 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4437 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4438 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4439 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4440 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4441 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4442
4443 The following behaviors are supported:
4444
4445 .. list-table::
4446    :header-rows: 1
4447    :widths: 10 90
4448
4449    * - Value
4450      - Behavior
4451
4452    * - 1
4453      - **Error**
4454            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4455            is that of the operands.
4456
4457    * - 2
4458      - **Warning**
4459            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4460            operand for the flag from the first module being linked.
4461
4462    * - 3
4463      - **Require**
4464            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4465            specified value after linking is performed. The value must be a
4466            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4467            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4468            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4469            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4470            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4471
4472    * - 4
4473      - **Override**
4474            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4475            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4476            differ, an error will be emitted.
4477
4478    * - 5
4479      - **Append**
4480            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4481
4482    * - 6
4483      - **AppendUnique**
4484            Appends the two values, which are required to be metadata
4485            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4486            during the append operation.
4487
4488 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4489 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4490 value) or **Override**.
4491
4492 An example of module flags:
4493
4494 .. code-block:: llvm
4495
4496     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4497     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4498     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4499     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4500       !{
4501         !"foo", i32 1
4502       }
4503     }
4504     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4505
4506 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4507    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4508    values are not equal.
4509
4510 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4511    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4512    '37'.
4513
4514 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4515    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4516    warning if their values are not equal.
4517
4518 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4519
4520    ::
4521
4522        !{ !"foo", i32 1 }
4523
4524    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4525    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4526    performed.
4527
4528 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4529 ----------------------------------------------------
4530
4531 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4532 collection in a special section called "image info". The metadata
4533 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4534 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4535 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4536 be merged rather than appended together.
4537
4538 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4539 following key-value pairs:
4540
4541 .. list-table::
4542    :header-rows: 1
4543    :widths: 30 70
4544
4545    * - Key
4546      - Value
4547
4548    * - ``Objective-C Version``
4549      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4550
4551    * - ``Objective-C Image Info Version``
4552      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4553        always 0.
4554
4555    * - ``Objective-C Image Info Section``
4556      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4557        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4558        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4559        Objective-C ABI version 2.
4560
4561    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4562      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4563        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4564        collection supported.
4565
4566    * - ``Objective-C GC Only``
4567      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4568        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4569        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4570
4571 Some important flag interactions:
4572
4573 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4574    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4575    2, then the resulting module has the
4576    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4577 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4578    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4579
4580 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4581 --------------------------------------------
4582
4583 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4584 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4585 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4586 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4587
4588 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4589 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4590 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4591 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4592 list of metadata strings defining linker options.
4593
4594 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4595 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4596 framework::
4597
4598     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4599        !{
4600           !{ !"-lz" },
4601           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4602     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4603
4604 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4605 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4606 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4607 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4608 assembly writer or object file emitter.
4609
4610 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4611 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4612 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4613
4614 C type width Module Flags Metadata
4615 ----------------------------------
4616
4617 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4618 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4619 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4620 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4621 width.
4622
4623 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4624 flags metadata, using the following key-value pairs:
4625
4626 .. list-table::
4627    :header-rows: 1
4628    :widths: 30 70
4629
4630    * - Key
4631      - Value
4632
4633    * - short_wchar
4634      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4635        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4636
4637    * - short_enum
4638      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4639        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4640          represent all of its values.
4641
4642 For example, the following metadata section specifies that the module was
4643 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4644 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4645
4646     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4647     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4648     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4649
4650 .. _intrinsicglobalvariables:
4651
4652 Intrinsic Global Variables
4653 ==========================
4654
4655 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4656 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4657 All globals of this sort should have a section specified as
4658 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4659 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4660
4661 .. _gv_llvmused:
4662
4663 The '``llvm.used``' Global Variable
4664 -----------------------------------
4665
4666 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4667 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4668 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4669 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4670 use of it is:
4671
4672 .. code-block:: llvm
4673
4674     @X = global i8 4
4675     @Y = global i32 123
4676
4677     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4678        i8* @X,
4679        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4680     ], section "llvm.metadata"
4681
4682 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4683 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4684 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4685 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4686 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4687 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4688 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4689
4690 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4691 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4692 molesting the symbol.
4693
4694 .. _gv_llvmcompilerused:
4695
4696 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4697 --------------------------------------------
4698
4699 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4700 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4701 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4702 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4703 by ``@llvm.used``.
4704
4705 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4706 and should not be exposed to source languages.
4707
4708 .. _gv_llvmglobalctors:
4709
4710 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4711 -------------------------------------------
4712
4713 .. code-block:: llvm
4714
4715     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4716     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4717
4718 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4719 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4720 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4721 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4722 functions with the same priority is not defined.
4723
4724 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4725 or function, the initializer function will only run if the associated
4726 data from the current module is not discarded.
4727
4728 .. _llvmglobaldtors:
4729
4730 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4731 -------------------------------------------
4732
4733 .. code-block:: llvm
4734
4735     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4736     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4737
4738 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4739 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4740 The functions referenced by this array will be called in descending
4741 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4742 order of functions with the same priority is not defined.
4743
4744 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4745 or function, the destructor function will only run if the associated
4746 data from the current module is not discarded.
4747
4748 Instruction Reference
4749 =====================
4750
4751 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4752 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4753 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4754 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4755 :ref:`other instructions <otherops>`.
4756
4757 .. _terminators:
4758
4759 Terminator Instructions
4760 -----------------------
4761
4762 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4763 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4764 block should be executed after the current block is finished. These
4765 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4766 control flow, not values (the one exception being the
4767 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4768
4769 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4770 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4771 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4772 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4773 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4774 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4775 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4776 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4777 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4778
4779 .. _i_ret:
4780
4781 '``ret``' Instruction
4782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4783
4784 Syntax:
4785 """""""
4786
4787 ::
4788
4789       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4790       ret void                 ; Return from void function
4791
4792 Overview:
4793 """""""""
4794
4795 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4796 a value) from a function back to the caller.
4797
4798 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4799 value and then causes control flow, and one that just causes control
4800 flow to occur.
4801
4802 Arguments:
4803 """"""""""
4804
4805 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4806 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4807 class <t_firstclass>`' type.
4808
4809 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4810 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4811 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4812 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4813 value.
4814
4815 Semantics:
4816 """"""""""
4817
4818 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4819 the calling function's context. If the caller is a
4820 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4821 instruction after the call. If the caller was an
4822 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4823 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4824 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4825 value.
4826
4827 Example:
4828 """"""""
4829
4830 .. code-block:: llvm
4831
4832       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4833       ret void                        ; Return from a void function
4834       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4835
4836 .. _i_br:
4837
4838 '``br``' Instruction
4839 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4840
4841 Syntax:
4842 """""""
4843
4844 ::
4845
4846       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4847       br label <dest>          ; Unconditional branch
4848
4849 Overview:
4850 """""""""
4851
4852 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4853 different basic block in the current function. There are two forms of
4854 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4855 unconditional branch.
4856
4857 Arguments:
4858 """"""""""
4859
4860 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4861 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4862 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4863
4864 Semantics:
4865 """"""""""
4866
4867 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4868 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4869 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4870 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4871
4872 Example:
4873 """"""""
4874
4875 .. code-block:: llvm
4876
4877     Test:
4878       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4879       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4880     IfEqual:
4881       ret i32 1
4882     IfUnequal:
4883       ret i32 0
4884
4885 .. _i_switch:
4886
4887 '``switch``' Instruction
4888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4889
4890 Syntax:
4891 """""""
4892
4893 ::
4894
4895       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4896
4897 Overview:
4898 """""""""
4899
4900 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4901 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4902 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4903 destinations.
4904
4905 Arguments:
4906 """"""""""
4907
4908 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4909 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4910 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4911 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4912
4913 Semantics:
4914 """"""""""
4915
4916 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4917 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4918 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4919 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4920 to the default destination.
4921
4922 Implementation:
4923 """""""""""""""
4924
4925 Depending on properties of the target machine and the particular
4926 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4927 different ways. For example, it could be generated as a series of
4928 chained conditional branches or with a lookup table.
4929
4930 Example:
4931 """"""""
4932
4933 .. code-block:: llvm
4934
4935      ; Emulate a conditional br instruction
4936      %Val = zext i1 %value to i32
4937      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4938
4939      ; Emulate an unconditional br instruction
4940      switch i32 0, label %dest [ ]
4941
4942      ; Implement a jump table:
4943      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4944                                          i32 1, label %onone
4945                                          i32 2, label %ontwo ]
4946
4947 .. _i_indirectbr:
4948
4949 '``indirectbr``' Instruction
4950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4951
4952 Syntax:
4953 """""""
4954
4955 ::
4956
4957       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4958
4959 Overview:
4960 """""""""
4961
4962 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4963 label within the current function, whose address is specified by
4964 "``address``". Address must be derived from a
4965 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4966
4967 Arguments:
4968 """"""""""
4969
4970 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4971 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4972 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4973 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4974
4975 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4976 accurate understanding of the CFG.
4977
4978 Semantics:
4979 """"""""""
4980
4981 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4982 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4983 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4984 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4985
4986 Implementation:
4987 """""""""""""""
4988
4989 This is typically implemented with a jump through a register.
4990
4991 Example:
4992 """"""""
4993
4994 .. code-block:: llvm
4995
4996      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4997
4998 .. _i_invoke:
4999
5000 '``invoke``' Instruction
5001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5002
5003 Syntax:
5004 """""""
5005
5006 ::
5007
5008       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5009                     to label <normal label> unwind label <exception label>
5010
5011 Overview:
5012 """""""""
5013
5014 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5015 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5016 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5017 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5018 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5019 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5020 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5021 nearest "exception" label.
5022
5023 The '``exception``' label is a `landing
5024 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5025 '``exception``' label is required to have the
5026 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5027 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5028 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5029 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5030 instruction, so that the important information contained within the
5031 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5032
5033 Arguments:
5034 """"""""""
5035
5036 This instruction requires several arguments:
5037
5038 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5039    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5040    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5041 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5042    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5043    are valid here.
5044 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5045    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5046    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5047    branching off an arbitrary pointer to function value.
5048 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5049    function to be invoked.
5050 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5051    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5052    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5053    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5054    extra arguments can be specified.
5055 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5056    executes a '``ret``' instruction.
5057 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5058    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5059    mechanism.
5060 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5061    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5062    attributes are valid here.
5063
5064 Semantics:
5065 """"""""""
5066
5067 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5068 instruction in most regards. The primary difference is that it
5069 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5070 library to unwind the stack.
5071
5072 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5073 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5074 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5075 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5076
5077 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5078 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5079 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5080 return value is available.
5081
5082 Example:
5083 """"""""
5084
5085 .. code-block:: llvm
5086
5087       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5088                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5089       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5090                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5091
5092 .. _i_resume:
5093
5094 '``resume``' Instruction
5095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5096
5097 Syntax:
5098 """""""
5099
5100 ::
5101
5102       resume <type> <value>
5103
5104 Overview:
5105 """""""""
5106
5107 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5108 successors.
5109
5110 Arguments:
5111 """"""""""
5112
5113 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5114 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5115 function.
5116
5117 Semantics:
5118 """"""""""
5119
5120 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5121 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5122 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5123
5124 Example:
5125 """"""""
5126
5127 .. code-block:: llvm
5128
5129       resume { i8*, i32 } %exn
5130
5131 .. _i_catchpad:
5132
5133 '``catchpad``' Instruction
5134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5135
5136 Syntax:
5137 """""""
5138
5139 ::
5140
5141       <resultval> = catchpad [<args>*]
5142           to label <normal label> unwind label <exception label>
5143
5144 Overview:
5145 """""""""
5146
5147 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5148 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5149 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5150 control to catch an exception.
5151 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5152 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5153 exception. Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5154 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5155 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5156 portion of a ``try``/``catch`` sequence. The ``resultval`` has the type
5157 :ref:`token <t_token>` and is used to match the ``catchpad`` to
5158 corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>`.
5159
5160 Arguments:
5161 """"""""""
5162
5163 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5164 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5165
5166 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5167 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5168 label to transfer control to if it doesn't.
5169
5170 Semantics:
5171 """"""""""
5172
5173 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5174 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5175 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5176 As with calling conventions, how the personality function results are
5177 represented in LLVM IR is target specific.
5178
5179 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5180
5181 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5182    an exceptional instruction.
5183 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5184    first non-PHI instruction.
5185 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5186    catch-end block.
5187 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5188    catch block.
5189 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5190    '``catchpad``' instruction.
5191 -  A catch block which has another catch block as a predecessor may not have
5192    any other predecessors.
5193 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5194    ``ret`` without first executing a ``catchret`` that consumes the
5195    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5196 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to
5197    itself without first executing a ``catchret`` that consumes the
5198    ``catchpad`` or unwinding through its ``catchendpad``.
5199
5200 Example:
5201 """"""""
5202
5203 .. code-block:: llvm
5204
5205       ;; A catch block which can catch an integer.
5206       %tok = catchpad [i8** @_ZTIi]
5207         to label %int.handler unwind label %terminate
5208
5209 .. _i_catchendpad:
5210
5211 '``catchendpad``' Instruction
5212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5213
5214 Syntax:
5215 """""""
5216
5217 ::
5218
5219       catchendpad unwind label <nextaction>
5220       catchendpad unwind to caller
5221
5222 Overview:
5223 """""""""
5224
5225 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5226 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5227 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5228 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5229
5230 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5231 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5232 in-flight exception.
5233
5234 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5235 its parent function. The
5236 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5237 exception handling actions in the caller.
5238
5239 Arguments:
5240 """"""""""
5241
5242 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5243 where control should transfer to if none of the preceding
5244 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5245
5246 Semantics:
5247 """"""""""
5248
5249 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5250 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5251 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5252 present, control is transfered to the caller.
5253
5254 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5255
5256 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5257    an exceptional instruction.
5258 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5259    first non-PHI instruction.
5260 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5261    catch block.
5262 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5263    '``catchendpad``' instruction.
5264 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5265 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5266    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad`` or
5267    an inner EH pad.
5268
5269 Example:
5270 """"""""
5271
5272 .. code-block:: llvm
5273
5274       catchendpad unwind label %terminate
5275       catchendpad unwind to caller
5276
5277 .. _i_catchret:
5278
5279 '``catchret``' Instruction
5280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5281
5282 Syntax:
5283 """""""
5284
5285 ::
5286
5287       catchret <value> to label <normal>
5288
5289 Overview:
5290 """""""""
5291
5292 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5293 single successor.
5294
5295
5296 Arguments:
5297 """"""""""
5298
5299 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5300 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5301 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5302 transfer to next.
5303
5304 Semantics:
5305 """"""""""
5306
5307 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5308 whose unwinding was interrupted with a
5309 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5310 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5311 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5312 Control then transfers to ``normal``.
5313 It may be passed an optional, personality specific, value.
5314 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` whose ``catchpad`` has
5315 not been executed.
5316 It is undefined behavior to execute a ``catchret`` if any ``catchpad`` or
5317 ``cleanuppad`` has been executed, without subsequently executing a
5318 corresponding ``catchret``/``cleanupret`` or unwinding out of the inner
5319 pad, following the most recent execution of the ``catchret``'s corresponding
5320 ``catchpad``.
5321
5322
5323 Example:
5324 """"""""
5325
5326 .. code-block:: llvm
5327
5328       catchret %catch label %continue
5329
5330 .. _i_cleanupret:
5331
5332 '``cleanupret``' Instruction
5333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5334
5335 Syntax:
5336 """""""
5337
5338 ::
5339
5340       cleanupret <value> unwind label <continue>
5341       cleanupret <value> unwind to caller
5342
5343 Overview:
5344 """""""""
5345
5346 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5347 an optional successor.
5348
5349
5350 Arguments:
5351 """"""""""
5352
5353 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5354 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5355 It also has an optional successor, ``continue``.
5356
5357 Semantics:
5358 """"""""""
5359
5360 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5361 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5362 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5363 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5364 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` whose ``cleanuppad`` has
5365 not been executed.
5366 It is undefined behavior to execute a ``cleanupret`` if any ``catchpad`` or
5367 ``cleanuppad`` has been executed, without subsequently executing a
5368 corresponding ``catchret``/``cleanupret`` or unwinding out of the inner pad,
5369 following the most recent execution of the ``cleanupret``'s corresponding
5370 ``cleanuppad``.
5371
5372 Example:
5373 """"""""
5374
5375 .. code-block:: llvm
5376
5377       cleanupret %cleanup unwind to caller
5378       cleanupret %cleanup unwind label %continue
5379
5380 .. _i_terminatepad:
5381
5382 '``terminatepad``' Instruction
5383 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5384
5385 Syntax:
5386 """""""
5387
5388 ::
5389
5390       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5391       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5392
5393 Overview:
5394 """""""""
5395
5396 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5397 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5398 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5399 terminate the program.
5400 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5401 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5402 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5403 personality routine decides not to terminate the program for the
5404 in-flight exception.
5405
5406 Arguments:
5407 """"""""""
5408
5409 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5410 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5411
5412 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5413 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5414
5415 Semantics:
5416 """"""""""
5417
5418 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5419 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5420 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5421 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5422 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5423 personality should defer to in order to terminate the program.
5424
5425 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5426
5427 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5428    an exceptional instruction.
5429 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5430    first non-PHI instruction.
5431 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5432    terminate block.
5433 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5434    '``terminatepad``' instruction.
5435
5436 Example:
5437 """"""""
5438
5439 .. code-block:: llvm
5440
5441       ;; A terminate block which only permits integers.
5442       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5443
5444 .. _i_unreachable:
5445
5446 '``unreachable``' Instruction
5447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5448
5449 Syntax:
5450 """""""
5451
5452 ::
5453
5454       unreachable
5455
5456 Overview:
5457 """""""""
5458
5459 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5460 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5461 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5462 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5463
5464 Semantics:
5465 """"""""""
5466
5467 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5468
5469 .. _binaryops:
5470
5471 Binary Operations
5472 -----------------
5473
5474 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5475 They require two operands of the same type, execute an operation on
5476 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5477 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5478 result value has the same type as its operands.
5479
5480 There are several different binary operators:
5481
5482 .. _i_add:
5483
5484 '``add``' Instruction
5485 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5486
5487 Syntax:
5488 """""""
5489
5490 ::
5491
5492       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5493       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5494       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5495       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5496
5497 Overview:
5498 """""""""
5499
5500 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5501
5502 Arguments:
5503 """"""""""
5504
5505 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5506 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5507 arguments must have identical types.
5508
5509 Semantics:
5510 """"""""""
5511
5512 The value produced is the integer sum of the two operands.
5513
5514 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5515 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5516 the result.
5517
5518 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5519 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5520
5521 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5522 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5523 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5524 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5525
5526 Example:
5527 """"""""
5528
5529 .. code-block:: llvm
5530
5531       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5532
5533 .. _i_fadd:
5534
5535 '``fadd``' Instruction
5536 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5537
5538 Syntax:
5539 """""""
5540
5541 ::
5542
5543       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5544
5545 Overview:
5546 """""""""
5547
5548 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5549
5550 Arguments:
5551 """"""""""
5552
5553 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5554 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5555 Both arguments must have identical types.
5556
5557 Semantics:
5558 """"""""""
5559
5560 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5561 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5562 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5563 optimizations:
5564
5565 Example:
5566 """"""""
5567
5568 .. code-block:: llvm
5569
5570       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5571
5572 '``sub``' Instruction
5573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5574
5575 Syntax:
5576 """""""
5577
5578 ::
5579
5580       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5581       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5582       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5583       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5584
5585 Overview:
5586 """""""""
5587
5588 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5589
5590 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5591 instruction present in most other intermediate representations.
5592
5593 Arguments:
5594 """"""""""
5595
5596 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5597 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5598 arguments must have identical types.
5599
5600 Semantics:
5601 """"""""""
5602
5603 The value produced is the integer difference of the two operands.
5604
5605 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5606 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5607 the result.
5608
5609 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5610 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5611
5612 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5613 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5614 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5615 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5616
5617 Example:
5618 """"""""
5619
5620 .. code-block:: llvm
5621
5622       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5623       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5624
5625 .. _i_fsub:
5626
5627 '``fsub``' Instruction
5628 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5629
5630 Syntax:
5631 """""""
5632
5633 ::
5634
5635       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5636
5637 Overview:
5638 """""""""
5639
5640 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5641
5642 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5643 instruction present in most other intermediate representations.
5644
5645 Arguments:
5646 """"""""""
5647
5648 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5649 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5650 Both arguments must have identical types.
5651
5652 Semantics:
5653 """"""""""
5654
5655 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5656 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5657 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5658 unsafe floating point optimizations:
5659
5660 Example:
5661 """"""""
5662
5663 .. code-block:: llvm
5664
5665       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5666       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5667
5668 '``mul``' Instruction
5669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5670
5671 Syntax:
5672 """""""
5673
5674 ::
5675
5676       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5677       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5678       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5679       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5680
5681 Overview:
5682 """""""""
5683
5684 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5685
5686 Arguments:
5687 """"""""""
5688
5689 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5690 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5691 arguments must have identical types.
5692
5693 Semantics:
5694 """"""""""
5695
5696 The value produced is the integer product of the two operands.
5697
5698 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5699 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5700 bit width of the result.
5701
5702 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5703 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5704 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5705 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5706 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5707 product.
5708
5709 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5710 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5711 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5712 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5713
5714 Example:
5715 """"""""
5716
5717 .. code-block:: llvm
5718
5719       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5720
5721 .. _i_fmul:
5722
5723 '``fmul``' Instruction
5724 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5725
5726 Syntax:
5727 """""""
5728
5729 ::
5730
5731       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5732
5733 Overview:
5734 """""""""
5735
5736 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5737
5738 Arguments:
5739 """"""""""
5740
5741 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5742 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5743 Both arguments must have identical types.
5744
5745 Semantics:
5746 """"""""""
5747
5748 The value produced is the floating point product of the two operands.
5749 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5750 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5751 unsafe floating point optimizations:
5752
5753 Example:
5754 """"""""
5755
5756 .. code-block:: llvm
5757
5758       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5759
5760 '``udiv``' Instruction
5761 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5762
5763 Syntax:
5764 """""""
5765
5766 ::
5767
5768       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5769       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5770
5771 Overview:
5772 """""""""
5773
5774 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5775
5776 Arguments:
5777 """"""""""
5778
5779 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5780 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5781 arguments must have identical types.
5782
5783 Semantics:
5784 """"""""""
5785
5786 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5787
5788 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5789 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5790
5791 Division by zero leads to undefined behavior.
5792
5793 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5794 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5795 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5796
5797 Example:
5798 """"""""
5799
5800 .. code-block:: llvm
5801
5802       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5803
5804 '``sdiv``' Instruction
5805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5806
5807 Syntax:
5808 """""""
5809
5810 ::
5811
5812       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5813       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5814
5815 Overview:
5816 """""""""
5817
5818 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5819
5820 Arguments:
5821 """"""""""
5822
5823 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5824 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5825 arguments must have identical types.
5826
5827 Semantics:
5828 """"""""""
5829
5830 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5831 rounded towards zero.
5832
5833 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5834 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5835
5836 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5837 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5838 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5839
5840 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5841 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5842
5843 Example:
5844 """"""""
5845
5846 .. code-block:: llvm
5847
5848       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5849
5850 .. _i_fdiv:
5851
5852 '``fdiv``' Instruction
5853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5854
5855 Syntax:
5856 """""""
5857
5858 ::
5859
5860       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5861
5862 Overview:
5863 """""""""
5864
5865 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5866
5867 Arguments:
5868 """"""""""
5869
5870 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5871 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5872 Both arguments must have identical types.
5873
5874 Semantics:
5875 """"""""""
5876
5877 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5878 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5879 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5880 unsafe floating point optimizations:
5881
5882 Example:
5883 """"""""
5884
5885 .. code-block:: llvm
5886
5887       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5888
5889 '``urem``' Instruction
5890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5891
5892 Syntax:
5893 """""""
5894
5895 ::
5896
5897       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5898
5899 Overview:
5900 """""""""
5901
5902 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5903 division of its two arguments.
5904
5905 Arguments:
5906 """"""""""
5907
5908 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5909 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5910 arguments must have identical types.
5911
5912 Semantics:
5913 """"""""""
5914
5915 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5916 This instruction always performs an unsigned division to get the
5917 remainder.
5918
5919 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5920 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5921
5922 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5923
5924 Example:
5925 """"""""
5926
5927 .. code-block:: llvm
5928
5929       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5930
5931 '``srem``' Instruction
5932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5933
5934 Syntax:
5935 """""""
5936
5937 ::
5938
5939       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5940
5941 Overview:
5942 """""""""
5943
5944 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5945 division of its two operands. This instruction can also take
5946 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5947 must be integers.
5948
5949 Arguments:
5950 """"""""""
5951
5952 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5953 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5954 arguments must have identical types.
5955
5956 Semantics:
5957 """"""""""
5958
5959 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5960 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5961 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5962 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5963 difference, see `The Math
5964 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5965 table of how this is implemented in various languages, please see
5966 `Wikipedia: modulo
5967 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5968
5969 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5970 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5971
5972 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5973 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5974 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5975 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5976 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5977 result of the division and the remainder.)
5978
5979 Example:
5980 """"""""
5981
5982 .. code-block:: llvm
5983
5984       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5985
5986 .. _i_frem:
5987
5988 '``frem``' Instruction
5989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5990
5991 Syntax:
5992 """""""
5993
5994 ::
5995
5996       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5997
5998 Overview:
5999 """""""""
6000
6001 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6002 its two operands.
6003
6004 Arguments:
6005 """"""""""
6006
6007 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6008 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6009 Both arguments must have identical types.
6010
6011 Semantics:
6012 """"""""""
6013
6014 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6015 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6016 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6017 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6018
6019 Example:
6020 """"""""
6021
6022 .. code-block:: llvm
6023
6024       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6025
6026 .. _bitwiseops:
6027
6028 Bitwise Binary Operations
6029 -------------------------
6030
6031 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6032 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6033 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6034 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6035 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6036
6037 '``shl``' Instruction
6038 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6039
6040 Syntax:
6041 """""""
6042
6043 ::
6044
6045       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6046       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6047       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6048       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6049
6050 Overview:
6051 """""""""
6052
6053 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6054 a specified number of bits.
6055
6056 Arguments:
6057 """"""""""
6058
6059 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6060 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6061 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6062
6063 Semantics:
6064 """"""""""
6065
6066 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6067 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6068 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6069 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6070 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6071 in ``op2``.
6072
6073 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6074 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6075 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6076 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6077 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6078 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6079 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6080
6081 Example:
6082 """"""""
6083
6084 .. code-block:: llvm
6085
6086       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6087       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6088       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6089       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6090       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6091
6092 '``lshr``' Instruction
6093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6094
6095 Syntax:
6096 """""""
6097
6098 ::
6099
6100       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6101       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6102
6103 Overview:
6104 """""""""
6105
6106 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6107 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6108
6109 Arguments:
6110 """"""""""
6111
6112 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6113 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6114 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6115
6116 Semantics:
6117 """"""""""
6118
6119 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6120 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6121 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6122 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6123 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6124 corresponding shift amount in ``op2``.
6125
6126 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6127 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6128 non-zero.
6129
6130 Example:
6131 """"""""
6132
6133 .. code-block:: llvm
6134
6135       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6136       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6137       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6138       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6139       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6140       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6141
6142 '``ashr``' Instruction
6143 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6144
6145 Syntax:
6146 """""""
6147
6148 ::
6149
6150       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6151       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6152
6153 Overview:
6154 """""""""
6155
6156 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6157 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6158 extension.
6159
6160 Arguments:
6161 """"""""""
6162
6163 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6164 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6165 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6166
6167 Semantics:
6168 """"""""""
6169
6170 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6171 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6172 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6173 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6174 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6175 corresponding shift amount in ``op2``.
6176
6177 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6178 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6179 non-zero.
6180
6181 Example:
6182 """"""""
6183
6184 .. code-block:: llvm
6185
6186       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6187       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6188       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6189       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6190       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6191       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6192
6193 '``and``' Instruction
6194 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6195
6196 Syntax:
6197 """""""
6198
6199 ::
6200
6201       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6202
6203 Overview:
6204 """""""""
6205
6206 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6207 operands.
6208
6209 Arguments:
6210 """"""""""
6211
6212 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6213 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6214 arguments must have identical types.
6215
6216 Semantics:
6217 """"""""""
6218
6219 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6220
6221 +-----+-----+-----+
6222 | In0 | In1 | Out |
6223 +-----+-----+-----+
6224 |   0 |   0 |   0 |
6225 +-----+-----+-----+
6226 |   0 |   1 |   0 |
6227 +-----+-----+-----+
6228 |   1 |   0 |   0 |
6229 +-----+-----+-----+
6230 |   1 |   1 |   1 |
6231 +-----+-----+-----+
6232
6233 Example:
6234 """"""""
6235
6236 .. code-block:: llvm
6237
6238       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6239       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6240       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6241
6242 '``or``' Instruction
6243 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6244
6245 Syntax:
6246 """""""
6247
6248 ::
6249
6250       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6251
6252 Overview:
6253 """""""""
6254
6255 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6256 two operands.
6257
6258 Arguments:
6259 """"""""""
6260
6261 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6262 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6263 arguments must have identical types.
6264
6265 Semantics:
6266 """"""""""
6267
6268 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6269
6270 +-----+-----+-----+
6271 | In0 | In1 | Out |
6272 +-----+-----+-----+
6273 |   0 |   0 |   0 |
6274 +-----+-----+-----+
6275 |   0 |   1 |   1 |
6276 +-----+-----+-----+
6277 |   1 |   0 |   1 |
6278 +-----+-----+-----+
6279 |   1 |   1 |   1 |
6280 +-----+-----+-----+
6281
6282 Example:
6283 """"""""
6284
6285 ::
6286
6287       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6288       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6289       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6290
6291 '``xor``' Instruction
6292 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6293
6294 Syntax:
6295 """""""
6296
6297 ::
6298
6299       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6300
6301 Overview:
6302 """""""""
6303
6304 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6305 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6306 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6307
6308 Arguments:
6309 """"""""""
6310
6311 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6312 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6313 arguments must have identical types.
6314
6315 Semantics:
6316 """"""""""
6317
6318 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6319
6320 +-----+-----+-----+
6321 | In0 | In1 | Out |
6322 +-----+-----+-----+
6323 |   0 |   0 |   0 |
6324 +-----+-----+-----+
6325 |   0 |   1 |   1 |
6326 +-----+-----+-----+
6327 |   1 |   0 |   1 |
6328 +-----+-----+-----+
6329 |   1 |   1 |   0 |
6330 +-----+-----+-----+
6331
6332 Example:
6333 """"""""
6334
6335 .. code-block:: llvm
6336
6337       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6338       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6339       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6340       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6341
6342 Vector Operations
6343 -----------------
6344
6345 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6346 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6347 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6348 While LLVM does directly support these vector operations, many
6349 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6350 take full advantage of a specific target.
6351
6352 .. _i_extractelement:
6353
6354 '``extractelement``' Instruction
6355 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6356
6357 Syntax:
6358 """""""
6359
6360 ::
6361
6362       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6363
6364 Overview:
6365 """""""""
6366
6367 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6368 from a vector at a specified index.
6369
6370 Arguments:
6371 """"""""""
6372
6373 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6374 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6375 the position from which to extract the element. The index may be a
6376 variable of any integer type.
6377
6378 Semantics:
6379 """"""""""
6380
6381 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6382 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6383 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6384
6385 Example:
6386 """"""""
6387
6388 .. code-block:: llvm
6389
6390       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6391
6392 .. _i_insertelement:
6393
6394 '``insertelement``' Instruction
6395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6396
6397 Syntax:
6398 """""""
6399
6400 ::
6401
6402       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6403
6404 Overview:
6405 """""""""
6406
6407 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6408 vector at a specified index.
6409
6410 Arguments:
6411 """"""""""
6412
6413 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6414 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6415 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6416 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6417 index may be a variable of any integer type.
6418
6419 Semantics:
6420 """"""""""
6421
6422 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6423 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6424 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6425 undefined.
6426
6427 Example:
6428 """"""""
6429
6430 .. code-block:: llvm
6431
6432       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6433
6434 .. _i_shufflevector:
6435
6436 '``shufflevector``' Instruction
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6438
6439 Syntax:
6440 """""""
6441
6442 ::
6443
6444       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6445
6446 Overview:
6447 """""""""
6448
6449 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6450 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6451 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6452
6453 Arguments:
6454 """"""""""
6455
6456 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6457 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6458 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6459 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6460 same as the element type of the first two operands.
6461
6462 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6463 constant integer or undef values.
6464
6465 Semantics:
6466 """"""""""
6467
6468 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6469 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6470 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6471 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6472 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6473 only one vector.
6474
6475 Example:
6476 """"""""
6477
6478 .. code-block:: llvm
6479
6480       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6481                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6482       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6483                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6484       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6485                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6486       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6487                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6488
6489 Aggregate Operations
6490 --------------------
6491
6492 LLVM supports several instructions for working with
6493 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6494
6495 .. _i_extractvalue:
6496
6497 '``extractvalue``' Instruction
6498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6499
6500 Syntax:
6501 """""""
6502
6503 ::
6504
6505       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6506
6507 Overview:
6508 """""""""
6509
6510 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6511 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6512
6513 Arguments:
6514 """"""""""
6515
6516 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6517 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6518 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6519 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6520
6521 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6522
6523 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6524    omitted and assumed to be zero.
6525 -  At least one index must be specified.
6526 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6527
6528 Semantics:
6529 """"""""""
6530
6531 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6532 the index operands.
6533
6534 Example:
6535 """"""""
6536
6537 .. code-block:: llvm
6538
6539       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6540
6541 .. _i_insertvalue:
6542
6543 '``insertvalue``' Instruction
6544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6545
6546 Syntax:
6547 """""""
6548
6549 ::
6550
6551       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6552
6553 Overview:
6554 """""""""
6555
6556 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6557 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6558
6559 Arguments:
6560 """"""""""
6561
6562 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6563 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6564 a first-class value to insert. The following operands are constant
6565 indices indicating the position at which to insert the value in a
6566 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6567 to insert must have the same type as the value identified by the
6568 indices.
6569
6570 Semantics:
6571 """"""""""
6572
6573 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6574 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6575 indices is that of ``elt``.
6576
6577 Example:
6578 """"""""
6579
6580 .. code-block:: llvm
6581
6582       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6583       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6584       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6585
6586 .. _memoryops:
6587
6588 Memory Access and Addressing Operations
6589 ---------------------------------------
6590
6591 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6592 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6593 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6594 memory in LLVM.
6595
6596 .. _i_alloca:
6597
6598 '``alloca``' Instruction
6599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6600
6601 Syntax:
6602 """""""
6603
6604 ::
6605
6606       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6607
6608 Overview:
6609 """""""""
6610
6611 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6612 currently executing function, to be automatically released when this
6613 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6614 generic address space (address space zero).
6615
6616 Arguments:
6617 """"""""""
6618
6619 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6620 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6621 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6622 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6623 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6624 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6625 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6626 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6627 boundary compatible with the type.
6628
6629 '``type``' may be any sized type.
6630
6631 Semantics:
6632 """"""""""
6633
6634 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6635 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6636 memory is automatically released when the function returns. The
6637 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6638 variables that must have an address available. When the function returns
6639 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6640 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6641 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6642 is not specified.
6643
6644 Example:
6645 """"""""
6646
6647 .. code-block:: llvm
6648
6649       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6650       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6651       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6652       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6653
6654 .. _i_load:
6655
6656 '``load``' Instruction
6657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6658
6659 Syntax:
6660 """""""
6661
6662 ::
6663
6664       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6665       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6666       !<index> = !{ i32 1 }
6667
6668 Overview:
6669 """""""""
6670
6671 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6672
6673 Arguments:
6674 """"""""""
6675
6676 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6677 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6678 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6679 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6680 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6681 operations <volatile>`.
6682
6683 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6684 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6685 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6686 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6687 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6688 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6689 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6690 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6691 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6692 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6693 any defined semantics for atomic loads.
6694
6695 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6696 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6697 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6698 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6699 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6700 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6701 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6702 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6703
6704 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6705 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6706 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6707 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6708 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6709 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6710 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6711
6712 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6713 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6714 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6715 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6716 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6717 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6718 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6719 its value is henceforth unchanging.
6720
6721 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6722 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6723 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6724 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6725 never be null. This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6726 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6727 to loads of a pointer type.
6728
6729 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6730 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6731 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6732 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6733 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6734 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6735 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6736 to loads of a pointer type.
6737
6738 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6739 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6740 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6741 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6742 dereferenceable or null.
6743 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6744 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6745 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6746 to loads of a pointer type.
6747
6748 Semantics:
6749 """"""""""
6750
6751 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6752 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6753 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6754 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6755 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6756 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6757 written using a store of the same type.
6758
6759 Examples:
6760 """""""""
6761
6762 .. code-block:: llvm
6763
6764       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6765       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6766       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6767
6768 .. _i_store:
6769
6770 '``store``' Instruction
6771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6772
6773 Syntax:
6774 """""""
6775
6776 ::
6777
6778       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6779       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6780
6781 Overview:
6782 """""""""
6783
6784 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6785
6786 Arguments:
6787 """"""""""
6788
6789 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6790 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6791 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6792 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6793 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6794 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6795 operations <volatile>`.
6796
6797 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6798 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6799 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6800 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6801 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6802 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6803 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6804 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6805 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6806 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6807 have any defined semantics for atomic stores.
6808
6809 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6810 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6811 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6812 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6813 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6814 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6815 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6816 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6817
6818 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6819 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6820 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6821 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6822 be reused in the cache. The code generator may select special
6823 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6824 x86.
6825
6826 Semantics:
6827 """"""""""
6828
6829 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6830 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6831 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6832 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6833 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6834 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6835 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6836 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6837
6838 Example:
6839 """"""""
6840
6841 .. code-block:: llvm
6842
6843       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6844       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6845       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6846
6847 .. _i_fence:
6848
6849 '``fence``' Instruction
6850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6851
6852 Syntax:
6853 """""""
6854
6855 ::
6856
6857       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6858
6859 Overview:
6860 """""""""
6861
6862 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6863 between operations.
6864
6865 Arguments:
6866 """"""""""
6867
6868 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6869 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6870 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6871
6872 Semantics:
6873 """"""""""
6874
6875 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6876 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6877 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6878 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6879 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6880 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6881 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6882 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6883 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6884 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6885 *happens-before* edge.
6886
6887 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6888 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6889 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6890
6891 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6892 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6893 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6894
6895 Example:
6896 """"""""
6897
6898 .. code-block:: llvm
6899
6900       fence acquire                          ; yields void
6901       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6902
6903 .. _i_cmpxchg:
6904
6905 '``cmpxchg``' Instruction
6906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6907
6908 Syntax:
6909 """""""
6910
6911 ::
6912
6913       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6914
6915 Overview:
6916 """""""""
6917
6918 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6919 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6920 equal, it tries to store a new value into the memory.
6921
6922 Arguments:
6923 """"""""""
6924
6925 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6926 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6927 address, and a new value to place at that address if the compared values
6928 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6929 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6930 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6931 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6932 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6933 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6934 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6935
6936 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6937 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6938 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6939 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6940 ``release`` or ``acq_rel``.
6941
6942 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6943 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6944 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6945 respect to all other code in the system.
6946
6947 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6948 equal to the size in memory of the operand.
6949
6950 Semantics:
6951 """"""""""
6952
6953 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6954 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6955 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6956 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6957
6958 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6959 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6960 matched.
6961
6962 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6963 if the value loaded equals ``cmp``.
6964
6965 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6966 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6967 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6968
6969 Example:
6970 """"""""
6971
6972 .. code-block:: llvm
6973
6974     entry:
6975       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6976       br label %loop
6977
6978     loop:
6979       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6980       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6981       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6982       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6983       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6984       br i1 %success, label %done, label %loop
6985
6986     done:
6987       ...
6988
6989 .. _i_atomicrmw:
6990
6991 '``atomicrmw``' Instruction
6992 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6993
6994 Syntax:
6995 """""""
6996
6997 ::
6998
6999       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7000
7001 Overview:
7002 """""""""
7003
7004 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7005
7006 Arguments:
7007 """"""""""
7008
7009 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7010 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7011 operation. The operation must be one of the following keywords:
7012
7013 -  xchg
7014 -  add
7015 -  sub
7016 -  and
7017 -  nand
7018 -  or
7019 -  xor
7020 -  max
7021 -  min
7022 -  umax
7023 -  umin
7024
7025 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7026 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7027 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7028 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7029 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7030 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7031 operations <volatile>`.
7032
7033 Semantics:
7034 """"""""""
7035
7036 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7037 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7038 value at the location is returned. The modification is specified by the
7039 operation argument:
7040
7041 -  xchg: ``*ptr = val``
7042 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7043 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7044 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7045 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7046 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7047 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7048 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7049 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7050 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7051    comparison)
7052 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7053    comparison)
7054
7055 Example:
7056 """"""""
7057
7058 .. code-block:: llvm
7059
7060       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7061
7062 .. _i_getelementptr:
7063
7064 '``getelementptr``' Instruction
7065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7066
7067 Syntax:
7068 """""""
7069
7070 ::
7071
7072       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7073       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7074       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7075
7076 Overview:
7077 """""""""
7078
7079 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7080 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7081 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7082 be used to calculate a vector of such addresses.
7083
7084 Arguments:
7085 """"""""""
7086
7087 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7088 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7089 base address to start from. The remaining arguments are indices
7090 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7091 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7092 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7093 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7094 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7095 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7096 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7097 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7098 would require loading the pointer before continuing calculation.
7099
7100 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7101 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7102 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7103 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7104 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7105 required to be constant. These integers are treated as signed values
7106 where relevant.
7107
7108 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7109 to LLVM:
7110
7111 .. code-block:: c
7112
7113     struct RT {
7114       char A;
7115       int B[10][20];
7116       char C;
7117     };
7118     struct ST {
7119       int X;
7120       double Y;
7121       struct RT Z;
7122     };
7123
7124     int *foo(struct ST *s) {
7125       return &s[1].Z.B[5][13];
7126     }
7127
7128 The LLVM code generated by Clang is:
7129
7130 .. code-block:: llvm
7131
7132     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7133     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7134
7135     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7136     entry:
7137       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7138       ret i32* %arrayidx
7139     }
7140
7141 Semantics:
7142 """"""""""
7143
7144 In the example above, the first index is indexing into the
7145 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7146 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7147 indexes into the third element of the structure, yielding a
7148 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7149 structure. The third index indexes into the second element of the
7150 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7151 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7152 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7153 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7154
7155 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7156 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7157 for the given testcase is equivalent to:
7158
7159 .. code-block:: llvm
7160
7161     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7162       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7163       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7164       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7165       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7166       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7167       ret i32* %t5
7168     }
7169
7170 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7171 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7172 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7173 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7174 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7175 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7176 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7177 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7178 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7179 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7180
7181 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7182 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7183 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7184 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7185 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7186 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7187 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7188 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7189 information.
7190
7191 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7192 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7193
7194 Example:
7195 """"""""
7196
7197 .. code-block:: llvm
7198
7199         ; yields [12 x i8]*:aptr
7200         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7201         ; yields i8*:vptr
7202         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7203         ; yields i8*:eptr
7204         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7205         ; yields i32*:iptr
7206         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7207
7208 Vector of pointers:
7209 """""""""""""""""""
7210
7211 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7212 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7213 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7214 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7215
7216 .. code-block:: llvm
7217
7218      ; All arguments are vectors:
7219      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7220      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7221
7222      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7223      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7224      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7225
7226      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7227      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7228      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7229
7230      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7231
7232 The two following instructions are equivalent:
7233
7234 .. code-block:: llvm
7235
7236      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7237        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7238        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7239        <4 x i32> %ind4,
7240        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7241
7242      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7243        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7244
7245 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7246 makes sense:
7247
7248 .. code-block:: c
7249
7250     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7251     double *A, B; int *C;
7252     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7253       A[i] = B[C[i]];
7254     }
7255
7256 .. code-block:: llvm
7257
7258     ; get pointers for 8 elements from array B
7259     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7260     ; load 8 elements from array B into A
7261     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7262          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7263
7264 Conversion Operations
7265 ---------------------
7266
7267 The instructions in this category are the conversion instructions
7268 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7269 various bit conversions on the operand.
7270
7271 '``trunc .. to``' Instruction
7272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7273
7274 Syntax:
7275 """""""
7276
7277 ::
7278
7279       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7280
7281 Overview:
7282 """""""""
7283
7284 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7285
7286 Arguments:
7287 """"""""""
7288
7289 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7290 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7291 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7292 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7293 types are not allowed.
7294
7295 Semantics:
7296 """"""""""
7297
7298 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7299 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7300 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7301 It will always truncate bits.
7302
7303 Example:
7304 """"""""
7305
7306 .. code-block:: llvm
7307
7308       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7309       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7310       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7311       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7312
7313 '``zext .. to``' Instruction
7314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7315
7316 Syntax:
7317 """""""
7318
7319 ::
7320
7321       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7322
7323 Overview:
7324 """""""""
7325
7326 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7327
7328 Arguments:
7329 """"""""""
7330
7331 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7332 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7333 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7334 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7335
7336 Semantics:
7337 """"""""""
7338
7339 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7340 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7341
7342 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7343
7344 Example:
7345 """"""""
7346
7347 .. code-block:: llvm
7348
7349       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7350       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7351       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7352
7353 '``sext .. to``' Instruction
7354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7355
7356 Syntax:
7357 """""""
7358
7359 ::
7360
7361       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7362
7363 Overview:
7364 """""""""
7365
7366 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7367
7368 Arguments:
7369 """"""""""
7370
7371 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7372 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7373 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7374 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7375
7376 Semantics:
7377 """"""""""
7378
7379 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7380 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7381 of the type ``ty2``.
7382
7383 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7384
7385 Example:
7386 """"""""
7387
7388 .. code-block:: llvm
7389
7390       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7391       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7392       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7393
7394 '``fptrunc .. to``' Instruction
7395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7396
7397 Syntax:
7398 """""""
7399
7400 ::
7401
7402       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7403
7404 Overview:
7405 """""""""
7406
7407 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7408
7409 Arguments:
7410 """"""""""
7411
7412 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7413 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7414 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7415 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7416
7417 Semantics:
7418 """"""""""
7419
7420 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7421 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7422 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7423 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7424
7425 Example:
7426 """"""""
7427
7428 .. code-block:: llvm
7429
7430       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7431       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7432
7433 '``fpext .. to``' Instruction
7434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7435
7436 Syntax:
7437 """""""
7438
7439 ::
7440
7441       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7442
7443 Overview:
7444 """""""""
7445
7446 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7447 point value.
7448
7449 Arguments:
7450 """"""""""
7451
7452 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7453 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7454 to. The source type must be smaller than the destination type.
7455
7456 Semantics:
7457 """"""""""
7458
7459 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7460 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7461 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7462 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7463 *no-op cast* for a floating point cast.
7464
7465 Example:
7466 """"""""
7467
7468 .. code-block:: llvm
7469
7470       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7471       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7472
7473 '``fptoui .. to``' Instruction
7474 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7475
7476 Syntax:
7477 """""""
7478
7479 ::
7480
7481       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7482
7483 Overview:
7484 """""""""
7485
7486 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7487 integer equivalent of type ``ty2``.
7488
7489 Arguments:
7490 """"""""""
7491
7492 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7493 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7494 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7495 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7496 type with the same number of elements as ``ty``
7497
7498 Semantics:
7499 """"""""""
7500
7501 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7502 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7503 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7504 are undefined.
7505
7506 Example:
7507 """"""""
7508
7509 .. code-block:: llvm
7510
7511       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7512       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7513       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7514
7515 '``fptosi .. to``' Instruction
7516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7517
7518 Syntax:
7519 """""""
7520
7521 ::
7522
7523       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7524
7525 Overview:
7526 """""""""
7527
7528 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7529 ``value`` to type ``ty2``.
7530
7531 Arguments:
7532 """"""""""
7533
7534 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7535 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7536 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7537 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7538 type with the same number of elements as ``ty``
7539
7540 Semantics:
7541 """"""""""
7542
7543 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7544 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7545 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7546 are undefined.
7547
7548 Example:
7549 """"""""
7550
7551 .. code-block:: llvm
7552
7553       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7554       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7555       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7556
7557 '``uitofp .. to``' Instruction
7558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7559
7560 Syntax:
7561 """""""
7562
7563 ::
7564
7565       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7566
7567 Overview:
7568 """""""""
7569
7570 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7571 and converts that value to the ``ty2`` type.
7572
7573 Arguments:
7574 """"""""""
7575
7576 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7577 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7578 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7579 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7580 type with the same number of elements as ``ty``
7581
7582 Semantics:
7583 """"""""""
7584
7585 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7586 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7587 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7588 are undefined.
7589
7590 Example:
7591 """"""""
7592
7593 .. code-block:: llvm
7594
7595       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7596       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7597
7598 '``sitofp .. to``' Instruction
7599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7600
7601 Syntax:
7602 """""""
7603
7604 ::
7605
7606       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7607
7608 Overview:
7609 """""""""
7610
7611 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7612 converts that value to the ``ty2`` type.
7613
7614 Arguments:
7615 """"""""""
7616
7617 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7618 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7619 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7620 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7621 type with the same number of elements as ``ty``
7622
7623 Semantics:
7624 """"""""""
7625
7626 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7627 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7628 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7629 undefined.
7630
7631 Example:
7632 """"""""
7633
7634 .. code-block:: llvm
7635
7636       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7637       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7638
7639 .. _i_ptrtoint:
7640
7641 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7643
7644 Syntax:
7645 """""""
7646
7647 ::
7648
7649       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7650
7651 Overview:
7652 """""""""
7653
7654 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7655 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7656
7657 Arguments:
7658 """"""""""
7659
7660 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7661 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7662 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7663 a vector of integers type.
7664
7665 Semantics:
7666 """"""""""
7667
7668 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7669 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7670 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7671 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7672 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7673 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7674 change.
7675
7676 Example:
7677 """"""""
7678
7679 .. code-block:: llvm
7680
7681       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7682       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7683       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7684
7685 .. _i_inttoptr:
7686
7687 '``inttoptr .. to``' Instruction
7688 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7689
7690 Syntax:
7691 """""""
7692
7693 ::
7694
7695       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7696
7697 Overview:
7698 """""""""
7699
7700 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7701 pointer type, ``ty2``.
7702
7703 Arguments:
7704 """"""""""
7705
7706 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7707 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7708 type.
7709
7710 Semantics:
7711 """"""""""
7712
7713 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7714 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7715 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7716 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7717 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7718 nothing is done (*no-op cast*).
7719
7720 Example:
7721 """"""""
7722
7723 .. code-block:: llvm
7724
7725       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7726       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7727       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7728       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7729
7730 .. _i_bitcast:
7731
7732 '``bitcast .. to``' Instruction
7733 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7734
7735 Syntax:
7736 """""""
7737
7738 ::
7739
7740       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7741
7742 Overview:
7743 """""""""
7744
7745 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7746 changing any bits.
7747
7748 Arguments:
7749 """"""""""
7750
7751 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7752 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7753 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7754 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7755 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7756 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7757 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7758 long as they have the same size).
7759
7760 Semantics:
7761 """"""""""
7762
7763 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7764 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7765 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7766 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7767 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7768 pointers) types with the same address space through this instruction.
7769 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7770 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7771
7772 Example:
7773 """"""""
7774
7775 .. code-block:: llvm
7776
7777       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7778       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7779       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7780       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7781
7782 .. _i_addrspacecast:
7783
7784 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7786
7787 Syntax:
7788 """""""
7789
7790 ::
7791
7792       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7793
7794 Overview:
7795 """""""""
7796
7797 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7798 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7799
7800 Arguments:
7801 """"""""""
7802
7803 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7804 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7805 address space.
7806
7807 Semantics:
7808 """"""""""
7809
7810 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7811 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7812 value modification, depending on the target and the address space
7813 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7814 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7815 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7816 location.
7817
7818 Example:
7819 """"""""
7820
7821 .. code-block:: llvm
7822
7823       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7824       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7825       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7826
7827 .. _otherops:
7828
7829 Other Operations
7830 ----------------
7831
7832 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7833 which defy better classification.
7834
7835 .. _i_icmp:
7836
7837 '``icmp``' Instruction
7838 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7839
7840 Syntax:
7841 """""""
7842
7843 ::
7844
7845       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7846
7847 Overview:
7848 """""""""
7849
7850 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7851 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7852 pointer, or pointer vector operands.
7853
7854 Arguments:
7855 """"""""""
7856
7857 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7858 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7859 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7860
7861 #. ``eq``: equal
7862 #. ``ne``: not equal
7863 #. ``ugt``: unsigned greater than
7864 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7865 #. ``ult``: unsigned less than
7866 #. ``ule``: unsigned less or equal
7867 #. ``sgt``: signed greater than
7868 #. ``sge``: signed greater or equal
7869 #. ``slt``: signed less than
7870 #. ``sle``: signed less or equal
7871
7872 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7873 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7874 must also be identical types.
7875
7876 Semantics:
7877 """"""""""
7878
7879 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7880 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7881 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7882
7883 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7884    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7885 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7886    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7887 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7888    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7889 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7890    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7891 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7892    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7893 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7894    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7895 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7896    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7897 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7898    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7899 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7900    if ``op1`` is less than ``op2``.
7901 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7902    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7903
7904 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7905 are compared as if they were integers.
7906
7907 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7908 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7909 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7910
7911 Example:
7912 """"""""
7913
7914 .. code-block:: llvm
7915
7916       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7917       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7918       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7919       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7920       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7921       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7922
7923 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7924 ``icmp`` instruction.
7925
7926 .. _i_fcmp:
7927
7928 '``fcmp``' Instruction
7929 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7930
7931 Syntax:
7932 """""""
7933
7934 ::
7935
7936       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7937
7938 Overview:
7939 """""""""
7940
7941 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7942 values based on comparison of its operands.
7943
7944 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7945 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7946
7947 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7948 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7949 compared.
7950
7951 Arguments:
7952 """"""""""
7953
7954 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7955 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7956 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7957
7958 #. ``false``: no comparison, always returns false
7959 #. ``oeq``: ordered and equal
7960 #. ``ogt``: ordered and greater than
7961 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7962 #. ``olt``: ordered and less than
7963 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7964 #. ``one``: ordered and not equal
7965 #. ``ord``: ordered (no nans)
7966 #. ``ueq``: unordered or equal
7967 #. ``ugt``: unordered or greater than
7968 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7969 #. ``ult``: unordered or less than
7970 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7971 #. ``une``: unordered or not equal
7972 #. ``uno``: unordered (either nans)
7973 #. ``true``: no comparison, always returns true
7974
7975 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7976 that either operand may be a QNAN.
7977
7978 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7979 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7980 type. They must have identical types.
7981
7982 Semantics:
7983 """"""""""
7984
7985 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7986 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7987 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7988 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7989
7990 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7991 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7992    is equal to ``op2``.
7993 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7994    is greater than ``op2``.
7995 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7996    is greater than or equal to ``op2``.
7997 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7998    is less than ``op2``.
7999 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8000    is less than or equal to ``op2``.
8001 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8002    is not equal to ``op2``.
8003 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8004 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8005    equal to ``op2``.
8006 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8007    greater than ``op2``.
8008 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8009    greater than or equal to ``op2``.
8010 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8011    less than ``op2``.
8012 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8013    less than or equal to ``op2``.
8014 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8015    not equal to ``op2``.
8016 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8017 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8018
8019 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8020 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8021 otherwise unsafe floating point optimizations.
8022
8023 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8024 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8025 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8026 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8027
8028 Example:
8029 """"""""
8030
8031 .. code-block:: llvm
8032
8033       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8034       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8035       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8036       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8037
8038 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8039 ``fcmp`` instruction.
8040
8041 .. _i_phi:
8042
8043 '``phi``' Instruction
8044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8045
8046 Syntax:
8047 """""""
8048
8049 ::
8050
8051       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8052
8053 Overview:
8054 """""""""
8055
8056 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8057 graph representing the function.
8058
8059 Arguments:
8060 """"""""""
8061
8062 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8063 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8064 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8065 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8066 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8067 label arguments.
8068
8069 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8070 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8071 block.
8072
8073 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8074 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8075 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8076 instruction's return value on the same edge).
8077
8078 Semantics:
8079 """"""""""
8080
8081 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8082 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8083 executed just prior to the current block.
8084
8085 Example:
8086 """"""""
8087
8088 .. code-block:: llvm
8089
8090     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8091       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8092       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8093       br label %Loop
8094
8095 .. _i_select:
8096
8097 '``select``' Instruction
8098 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8099
8100 Syntax:
8101 """""""
8102
8103 ::
8104
8105       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8106
8107       selty is either i1 or {<N x i1>}
8108
8109 Overview:
8110 """""""""
8111
8112 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8113 condition, without IR-level branching.
8114
8115 Arguments:
8116 """"""""""
8117
8118 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8119 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8120 class <t_firstclass>` type.
8121
8122 Semantics:
8123 """"""""""
8124
8125 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8126 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8127 argument.
8128
8129 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8130 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8131
8132 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8133 same size, then an entire vector is selected.
8134
8135 Example:
8136 """"""""
8137
8138 .. code-block:: llvm
8139
8140       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8141
8142 .. _i_call:
8143
8144 '``call``' Instruction
8145 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8146
8147 Syntax:
8148 """""""
8149
8150 ::
8151
8152       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8153
8154 Overview:
8155 """""""""
8156
8157 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8158
8159 Arguments:
8160 """"""""""
8161
8162 This instruction requires several arguments:
8163
8164 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8165    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8166    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8167    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8168    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8169
8170    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8171       recursive cycle in the call graph.
8172    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8173       forwarded in place.
8174
8175    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8176    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8177    rules:
8178
8179    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8180      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8181    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8182      produced by the call or void.
8183    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8184      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8185      in address space.
8186    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8187    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8188      returned, and inalloca, must match.
8189    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8190      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8191      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8192
8193    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8194    the following conditions are met:
8195
8196    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8197    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8198       uses value of call or is void).
8199    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8200       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8201    -  `Platform-specific constraints are
8202       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8203
8204 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8205    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8206    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8207    calling convention of the call must match the calling convention of
8208    the target function, or else the behavior is undefined.
8209 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8210    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8211    are valid here.
8212 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8213    type of the return value. Functions that return no value are marked
8214    ``void``.
8215 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8216    being invoked. The argument types must match the types implied by
8217    this signature. This type can be omitted if the function is not
8218    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8219    function.
8220 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8221    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8222    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8223    to function value.
8224 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8225    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8226    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8227    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8228    extra arguments can be specified.
8229 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8230    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8231    attributes are valid here.
8232
8233 Semantics:
8234 """"""""""
8235
8236 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8237 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8238 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8239 flow continues with the instruction after the function call, and the
8240 return value of the function is bound to the result argument.
8241
8242 Example:
8243 """"""""
8244
8245 .. code-block:: llvm
8246
8247       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8248       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8249       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8250       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8251       call void %foo(i8 97 signext)
8252
8253       %struct.A = type { i32, i8 }
8254       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8255       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8256       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8257       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8258       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8259
8260 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8261 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8262 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8263 This is something we'd like to change in the future to provide better
8264 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8265
8266 .. _i_va_arg:
8267
8268 '``va_arg``' Instruction
8269 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8270
8271 Syntax:
8272 """""""
8273
8274 ::
8275
8276       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8277
8278 Overview:
8279 """""""""
8280
8281 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8282 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8283 the ``va_arg`` macro in C.
8284
8285 Arguments:
8286 """"""""""
8287
8288 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8289 argument. It returns a value of the specified argument type and
8290 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8291 type of ``va_list`` is target specific.
8292
8293 Semantics:
8294 """"""""""
8295
8296 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8297 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8298 the next argument. For more information, see the variable argument
8299 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8300
8301 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8302 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8303 function.
8304
8305 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8306 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8307
8308 Example:
8309 """"""""
8310
8311 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8312
8313 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8314 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8315 types on any target.
8316
8317 .. _i_landingpad:
8318
8319 '``landingpad``' Instruction
8320 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8321
8322 Syntax:
8323 """""""
8324
8325 ::
8326
8327       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8328       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8329
8330       <clause> := catch <type> <value>
8331       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8332
8333 Overview:
8334 """""""""
8335
8336 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8337 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8338 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8339 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8340 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8341 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8342
8343 Arguments:
8344 """"""""""
8345
8346 The optional
8347 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8348
8349 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8350 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8351 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8352 clause takes an array constant as its argument. Use
8353 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8354 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8355 the ``cleanup`` flag.
8356
8357 Semantics:
8358 """"""""""
8359
8360 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8361 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8362 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8363 calling conventions, how the personality function results are
8364 represented in LLVM IR is target specific.
8365
8366 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8367 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8368 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8369 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8370 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8371 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8372 unwinding continues further up the call stack.
8373
8374 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8375
8376 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8377    of an '``invoke``' instruction.
8378 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8379    first non-PHI instruction.
8380 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8381    pad block.
8382 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8383    '``landingpad``' instruction.
8384
8385 Example:
8386 """"""""
8387
8388 .. code-block:: llvm
8389
8390       ;; A landing pad which can catch an integer.
8391       %res = landingpad { i8*, i32 }
8392                catch i8** @_ZTIi
8393       ;; A landing pad that is a cleanup.
8394       %res = landingpad { i8*, i32 }
8395                cleanup
8396       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8397       %res = landingpad { i8*, i32 }
8398                catch i8** @_ZTIi
8399                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8400
8401 .. _i_cleanuppad:
8402
8403 '``cleanuppad``' Instruction
8404 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8405
8406 Syntax:
8407 """""""
8408
8409 ::
8410
8411       <resultval> = cleanuppad [<args>*]
8412
8413 Overview:
8414 """""""""
8415
8416 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8417 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8418 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8419 transfer control to run cleanup actions.
8420 The ``args`` correspond to whatever additional
8421 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8422 execute the cleanup.
8423 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8424 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8425
8426 Arguments:
8427 """"""""""
8428
8429 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8430 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8431
8432 Semantics:
8433 """"""""""
8434
8435 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8436 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function.
8437 As with calling conventions, how the personality function results are
8438 represented in LLVM IR is target specific.
8439
8440 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8441 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8442 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8443
8444 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8445
8446 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8447    an exceptional instruction.
8448 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8449    first non-PHI instruction.
8450 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8451    cleanup block.
8452 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8453    '``cleanuppad``' instruction.
8454 -  All '``cleanupret``'s which exit a ``cleanuppad`` must have the same
8455    exceptional successor.
8456 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8457    ``ret`` without first executing a ``cleanupret`` that consumes the
8458    ``cleanuppad`` or unwinding out of the ``cleanuppad``.
8459 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to
8460    itself without first executing a ``cleanupret`` that consumes the
8461    ``cleanuppad`` or unwinding out of the ``cleanuppad``.
8462
8463 Example:
8464 """"""""
8465
8466 .. code-block:: llvm
8467
8468       %tok = cleanuppad []
8469
8470 .. _intrinsics:
8471
8472 Intrinsic Functions
8473 ===================
8474
8475 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8476 have well known names and semantics and are required to follow certain
8477 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8478 for the LLVM language that does not require changing all of the
8479 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8480 reader/writer, the parser, etc...).
8481
8482 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8483 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8484 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8485 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8486 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8487 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8488 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8489 are added that they be documented here.
8490
8491 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8492 represents a family of functions that perform the same operation but on
8493 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8494 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8495 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8496 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8497 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8498 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8499 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8500 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8501 argument or the result.
8502
8503 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8504 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8505 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8506 whose type is matched against another type do not. For example, the
8507 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8508 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8509 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8510 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8511 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8512 type is matched against the return type, it does not require its own
8513 name suffix.
8514
8515 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8516 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8517
8518 .. _int_varargs:
8519
8520 Variable Argument Handling Intrinsics
8521 -------------------------------------
8522
8523 Variable argument support is defined in LLVM with the
8524 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8525 functions. These functions are related to the similarly named macros
8526 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8527
8528 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8529 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8530 does not define what this type is, so all transformations should be
8531 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8532
8533 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8534 variable argument handling intrinsic functions are used.
8535
8536 .. code-block:: llvm
8537
8538     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8539     ; it is merely an i8*.
8540     %struct.va_list = type { i8* }
8541
8542     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8543     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8544
8545     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8546       ; Initialize variable argument processing
8547       %ap = alloca %struct.va_list
8548       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8549       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8550
8551       ; Read a single integer argument
8552       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8553
8554       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8555       %aq = alloca i8*
8556       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8557       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8558       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8559
8560       ; Stop processing of arguments.
8561       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8562       ret i32 %tmp
8563     }
8564
8565     declare void @llvm.va_start(i8*)
8566     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8567     declare void @llvm.va_end(i8*)
8568
8569 .. _int_va_start:
8570
8571 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8572 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8573
8574 Syntax:
8575 """""""
8576
8577 ::
8578
8579       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8580
8581 Overview:
8582 """""""""
8583
8584 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8585 subsequent use by ``va_arg``.
8586
8587 Arguments:
8588 """"""""""
8589
8590 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8591
8592 Semantics:
8593 """"""""""
8594
8595 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8596 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8597 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8598 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8599 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8600 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8601 that out.
8602
8603 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8605
8606 Syntax:
8607 """""""
8608
8609 ::
8610
8611       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8612
8613 Overview:
8614 """""""""
8615
8616 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8617 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8618
8619 Arguments:
8620 """"""""""
8621
8622 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8623
8624 Semantics:
8625 """"""""""
8626
8627 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8628 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8629 element to which the argument points. Calls to
8630 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8631 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8632 ``llvm.va_end``.
8633
8634 .. _int_va_copy:
8635
8636 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8637 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8638
8639 Syntax:
8640 """""""
8641
8642 ::
8643
8644       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8645
8646 Overview:
8647 """""""""
8648
8649 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8650 from the source argument list to the destination argument list.
8651
8652 Arguments:
8653 """"""""""
8654
8655 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8656 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8657
8658 Semantics:
8659 """"""""""
8660
8661 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8662 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8663 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8664 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8665 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8666
8667 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8668 --------------------------------------
8669
8670 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8671 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8672 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8673 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8674
8675 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8676 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8677 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8678 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8679 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8680 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8681
8682 Experimental Statepoint Intrinsics
8683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8684
8685 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8686 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8687 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8688 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8689 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8690 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8691 described in :doc:`Statepoints`.
8692
8693 .. _int_gcroot:
8694
8695 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8696 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8697
8698 Syntax:
8699 """""""
8700
8701 ::
8702
8703       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8704
8705 Overview:
8706 """""""""
8707
8708 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8709 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8710
8711 Arguments:
8712 """"""""""
8713
8714 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8715 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8716 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8717 root.
8718
8719 Semantics:
8720 """"""""""
8721
8722 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8723 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8724 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8725 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8726 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8727
8728 .. _int_gcread:
8729
8730 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8731 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8732
8733 Syntax:
8734 """""""
8735
8736 ::
8737
8738       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8739
8740 Overview:
8741 """""""""
8742
8743 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8744 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8745 barriers.
8746
8747 Arguments:
8748 """"""""""
8749
8750 The second argument is the address to read from, which should be an
8751 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8752 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8753 runtime (otherwise null).
8754
8755 Semantics:
8756 """"""""""
8757
8758 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8759 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8760 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8761 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8762 algorithm <gc>`.
8763
8764 .. _int_gcwrite:
8765
8766 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8768
8769 Syntax:
8770 """""""
8771
8772 ::
8773
8774       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8775
8776 Overview:
8777 """""""""
8778
8779 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8780 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8781 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8782
8783 Arguments:
8784 """"""""""
8785
8786 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8787 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8788 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8789 object, Obj may be null.
8790
8791 Semantics:
8792 """"""""""
8793
8794 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8795 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8796 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8797 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8798 algorithm <gc>`.
8799
8800 Code Generator Intrinsics
8801 -------------------------
8802
8803 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8804 may only be implemented with code generator support.
8805
8806 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8808
8809 Syntax:
8810 """""""
8811
8812 ::
8813
8814       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8815
8816 Overview:
8817 """""""""
8818
8819 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8820 target-specific value indicating the return address of the current
8821 function or one of its callers.
8822
8823 Arguments:
8824 """"""""""
8825
8826 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8827 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8828 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8829 value.
8830
8831 Semantics:
8832 """"""""""
8833
8834 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8835 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8836 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8837 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8838 used for debugging purposes.
8839
8840 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8841 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8842 of the obvious source-language caller.
8843
8844 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8845 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8846
8847 Syntax:
8848 """""""
8849
8850 ::
8851
8852       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8853
8854 Overview:
8855 """""""""
8856
8857 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8858 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8859
8860 Arguments:
8861 """"""""""
8862
8863 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8864 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8865 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8866 value.
8867
8868 Semantics:
8869 """"""""""
8870
8871 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8872 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8873 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8874 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8875 used for debugging purposes.
8876
8877 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8878 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8879 of the obvious source-language caller.
8880
8881 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8883
8884 Syntax:
8885 """""""
8886
8887 ::
8888
8889       declare void @llvm.localescape(...)
8890       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8891
8892 Overview:
8893 """""""""
8894
8895 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8896 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8897 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8898 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8899
8900 Arguments:
8901 """"""""""
8902
8903 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8904 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8905 once, and it can only do so from the entry block.
8906
8907 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8908 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8909 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8910 other modules.
8911
8912 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8913 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8914 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8915 pointer in platform-specific ways.
8916
8917 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8918 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8919
8920 Semantics:
8921 """"""""""
8922
8923 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8924 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8925 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8926 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8927 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8928 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8929 '``llvm.localrecover``'.
8930
8931 .. _int_read_register:
8932 .. _int_write_register:
8933
8934 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8936
8937 Syntax:
8938 """""""
8939
8940 ::
8941
8942       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8943       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8944       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8945       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8946       !0 = !{!"sp\00"}
8947
8948 Overview:
8949 """""""""
8950
8951 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8952 provides access to the named register. The register must be valid on
8953 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8954 with the register being read.
8955
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8958
8959 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8960 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8961 the current value of the register, where possible.
8962
8963 This is useful to implement named register global variables that need
8964 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8965 bare-metal programs including OS kernels.
8966
8967 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8968 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8969 allocatable registers are not supported.
8970
8971 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8972 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8973 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8974 registers.
8975
8976 .. _int_stacksave:
8977
8978 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8980
8981 Syntax:
8982 """""""
8983
8984 ::
8985
8986       declare i8* @llvm.stacksave()
8987
8988 Overview:
8989 """""""""
8990
8991 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8992 of the function stack, for use with
8993 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8994 implementing language features like scoped automatic variable sized
8995 arrays in C99.
8996
8997 Semantics:
8998 """"""""""
8999
9000 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9001 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9002 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9003 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9004 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9005 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9006 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9007
9008 .. _int_stackrestore:
9009
9010 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9011 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9012
9013 Syntax:
9014 """""""
9015
9016 ::
9017
9018       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9019
9020 Overview:
9021 """""""""
9022
9023 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9024 the function stack to the state it was in when the corresponding
9025 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9026 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9027 sized arrays in C99.
9028
9029 Semantics:
9030 """"""""""
9031
9032 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9033
9034 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9036
9037 Syntax:
9038 """""""
9039
9040 ::
9041
9042       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9043
9044 Overview:
9045 """""""""
9046
9047 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9048 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9049 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9050 its performance characteristics.
9051
9052 Arguments:
9053 """"""""""
9054
9055 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9056 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9057 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9058 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9059 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9060 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9061 arguments must be constant integers.
9062
9063 Semantics:
9064 """"""""""
9065
9066 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9067 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9068 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9069 the processor cache for better performance.
9070
9071 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9073
9074 Syntax:
9075 """""""
9076
9077 ::
9078
9079       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9080
9081 Overview:
9082 """""""""
9083
9084 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9085 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9086 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9087 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9088 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9089 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9090 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9091 allow correlations of simulation runs.
9092
9093 Arguments:
9094 """"""""""
9095
9096 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9097
9098 Semantics:
9099 """"""""""
9100
9101 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9102 that do not support this intrinsic may ignore it.
9103
9104 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9105 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9106
9107 Syntax:
9108 """""""
9109
9110 ::
9111
9112       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9113
9114 Overview:
9115 """""""""
9116
9117 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9118 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9119 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9120 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9121 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9122 timings.
9123
9124 Semantics:
9125 """"""""""
9126
9127 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9128 memory. Implementations are allowed to either return a application
9129 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9130 is lowered to a constant 0.
9131
9132 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9133 running at and the host platform.
9134
9135 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9137
9138 Syntax:
9139 """""""
9140
9141 ::
9142
9143       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9144
9145 Overview:
9146 """""""""
9147
9148 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9149 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9150 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9151 flushes the instruction cache.
9152
9153 Semantics:
9154 """"""""""
9155
9156 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9157 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9158 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9159 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9160 privileges.
9161
9162 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9163 time library.
9164
9165 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9166 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9167
9168 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9169 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9170
9171 Syntax:
9172 """""""
9173
9174 ::
9175
9176       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9177                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9178
9179 Overview:
9180 """""""""
9181
9182 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9183 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9184 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9185 program at runtime.
9186
9187 Arguments:
9188 """"""""""
9189
9190 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9191 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9192 (mangled) function name for a set of counters.
9193
9194 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9195 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9196 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9197 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9198 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9199
9200 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9201 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9202
9203 Semantics:
9204 """"""""""
9205
9206 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9207 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9208 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9209 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9210 the ``llvm-profdata`` tool.
9211
9212 Standard C Library Intrinsics
9213 -----------------------------
9214
9215 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9216 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9217 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9218 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9219
9220 .. _int_memcpy:
9221
9222 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9224
9225 Syntax:
9226 """""""
9227
9228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9229 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9230 support all bit widths however.
9231
9232 ::
9233
9234       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9235                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9236       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9237                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9238
9239 Overview:
9240 """""""""
9241
9242 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9243 source location to the destination location.
9244
9245 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9246 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9247 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9248
9249 Arguments:
9250 """"""""""
9251
9252 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9253 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9254 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9255 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9256 boolean indicating a volatile access.
9257
9258 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9259 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9260 are aligned to that boundary.
9261
9262 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9263 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9264 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9265
9266 Semantics:
9267 """"""""""
9268
9269 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9270 source location to the destination location, which are not allowed to
9271 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9272 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9273 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9274
9275 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9277
9278 Syntax:
9279 """""""
9280
9281 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9282 bit width and for different address space. Not all targets support all
9283 bit widths however.
9284
9285 ::
9286
9287       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9288                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9289       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9290                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9291
9292 Overview:
9293 """""""""
9294
9295 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9296 source location to the destination location. It is similar to the
9297 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9298 overlap.
9299
9300 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9301 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9302 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9303
9304 Arguments:
9305 """"""""""
9306
9307 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9308 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9309 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9310 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9311 boolean indicating a volatile access.
9312
9313 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9314 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9315 aligned to that boundary.
9316
9317 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9318 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9319 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9320
9321 Semantics:
9322 """"""""""
9323
9324 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9325 source location to the destination location, which may overlap. It
9326 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9327 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9328 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9329
9330 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9332
9333 Syntax:
9334 """""""
9335
9336 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9337 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9338 support all bit widths.
9339
9340 ::
9341
9342       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9343                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9344       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9345                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9346
9347 Overview:
9348 """""""""
9349
9350 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9351 particular byte value.
9352
9353 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9354 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9355 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9356
9357 Arguments:
9358 """"""""""
9359
9360 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9361 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9362 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9363 argument is the known alignment of the destination location.
9364
9365 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9366 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9367 that boundary.
9368
9369 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9370 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9371 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9372
9373 Semantics:
9374 """"""""""
9375
9376 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9377 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9378 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9379 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9380
9381 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9382 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9383
9384 Syntax:
9385 """""""
9386
9387 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9388 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9389 all types however.
9390
9391 ::
9392
9393       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9394       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9395       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9396       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9397       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9398
9399 Overview:
9400 """""""""
9401
9402 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9403 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9404 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9405 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9406 because there is no need to worry about errno being set).
9407 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9408
9409 Arguments:
9410 """"""""""
9411
9412 The argument and return value are floating point numbers of the same
9413 type.
9414
9415 Semantics:
9416 """"""""""
9417
9418 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9419 nonnegative floating point number.
9420
9421 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9423
9424 Syntax:
9425 """""""
9426
9427 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9428 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9429 all types however.
9430
9431 ::
9432
9433       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9434       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9435       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9436       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9437       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9438
9439 Overview:
9440 """""""""
9441
9442 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9443 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9444 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9445 used, the second argument remains a scalar integer value.
9446
9447 Arguments:
9448 """"""""""
9449
9450 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9451 raise to that power.
9452
9453 Semantics:
9454 """"""""""
9455
9456 This function returns the first value raised to the second power with an
9457 unspecified sequence of rounding operations.
9458
9459 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9460 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9461
9462 Syntax:
9463 """""""
9464
9465 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9466 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9467 all types however.
9468
9469 ::
9470
9471       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9472       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9473       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9474       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9475       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9476
9477 Overview:
9478 """""""""
9479
9480 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9481
9482 Arguments:
9483 """"""""""
9484
9485 The argument and return value are floating point numbers of the same
9486 type.
9487
9488 Semantics:
9489 """"""""""
9490
9491 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9492 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9493 conditions in the same way.
9494
9495 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9497
9498 Syntax:
9499 """""""
9500
9501 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9502 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9503 all types however.
9504
9505 ::
9506
9507       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9508       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9509       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9510       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9511       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9512
9513 Overview:
9514 """""""""
9515
9516 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9517
9518 Arguments:
9519 """"""""""
9520
9521 The argument and return value are floating point numbers of the same
9522 type.
9523
9524 Semantics:
9525 """"""""""
9526
9527 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9528 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9529 conditions in the same way.
9530
9531 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9533
9534 Syntax:
9535 """""""
9536
9537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9538 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9539 all types however.
9540
9541 ::
9542
9543       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9544       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9545       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9546       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9547       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9548
9549 Overview:
9550 """""""""
9551
9552 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9553 specified (positive or negative) power.
9554
9555 Arguments:
9556 """"""""""
9557
9558 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9559 to raise to that power.
9560
9561 Semantics:
9562 """"""""""
9563
9564 This function returns the first value raised to the second power,
9565 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9566 handles error conditions in the same way.
9567
9568 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9569 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9570
9571 Syntax:
9572 """""""
9573
9574 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9575 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9576 all types however.
9577
9578 ::
9579
9580       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9581       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9582       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9583       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9584       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9585
9586 Overview:
9587 """""""""
9588
9589 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9590
9591 Arguments:
9592 """"""""""
9593
9594 The argument and return value are floating point numbers of the same
9595 type.
9596
9597 Semantics:
9598 """"""""""
9599
9600 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9601 would, and handles error conditions in the same way.
9602
9603 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9605
9606 Syntax:
9607 """""""
9608
9609 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9610 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9611 all types however.
9612
9613 ::
9614
9615       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9616       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9617       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9618       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9619       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9620
9621 Overview:
9622 """""""""
9623
9624 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9625
9626 Arguments:
9627 """"""""""
9628
9629 The argument and return value are floating point numbers of the same
9630 type.
9631
9632 Semantics:
9633 """"""""""
9634
9635 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9636 would, and handles error conditions in the same way.
9637
9638 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9640
9641 Syntax:
9642 """""""
9643
9644 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9645 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9646 all types however.
9647
9648 ::
9649
9650       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9651       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9652       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9653       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9654       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9655
9656 Overview:
9657 """""""""
9658
9659 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9660
9661 Arguments:
9662 """"""""""
9663
9664 The argument and return value are floating point numbers of the same
9665 type.
9666
9667 Semantics:
9668 """"""""""
9669
9670 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9671 would, and handles error conditions in the same way.
9672
9673 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9675
9676 Syntax:
9677 """""""
9678
9679 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9680 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9681 all types however.
9682
9683 ::
9684
9685       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9686       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9687       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9688       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9689       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9690
9691 Overview:
9692 """""""""
9693
9694 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9695
9696 Arguments:
9697 """"""""""
9698
9699 The argument and return value are floating point numbers of the same
9700 type.
9701
9702 Semantics:
9703 """"""""""
9704
9705 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9706 would, and handles error conditions in the same way.
9707
9708 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9709 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9710
9711 Syntax:
9712 """""""
9713
9714 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9715 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9716 all types however.
9717
9718 ::
9719
9720       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9721       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9722       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9723       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9724       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9725
9726 Overview:
9727 """""""""
9728
9729 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9730
9731 Arguments:
9732 """"""""""
9733
9734 The argument and return value are floating point numbers of the same
9735 type.
9736
9737 Semantics:
9738 """"""""""
9739
9740 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9741 would, and handles error conditions in the same way.
9742
9743 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9745
9746 Syntax:
9747 """""""
9748
9749 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9750 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9751 all types however.
9752
9753 ::
9754
9755       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9756       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9757       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9758       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9759       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9760
9761 Overview:
9762 """""""""
9763
9764 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9765 operation.
9766
9767 Arguments:
9768 """"""""""
9769
9770 The argument and return value are floating point numbers of the same
9771 type.
9772
9773 Semantics:
9774 """"""""""
9775
9776 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9777 would, and does not set errno.
9778
9779 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9780 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9781
9782 Syntax:
9783 """""""
9784
9785 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9786 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9787 all types however.
9788
9789 ::
9790
9791       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9792       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9793       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9794       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9795       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9796
9797 Overview:
9798 """""""""
9799
9800 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9801 operand.
9802
9803 Arguments:
9804 """"""""""
9805
9806 The argument and return value are floating point numbers of the same
9807 type.
9808
9809 Semantics:
9810 """"""""""
9811
9812 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9813 would, and handles error conditions in the same way.
9814
9815 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9817
9818 Syntax:
9819 """""""
9820
9821 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9822 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9823 all types however.
9824
9825 ::
9826
9827       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9828       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9829       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9830       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9831       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9832
9833 Overview:
9834 """""""""
9835
9836 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9837 arguments.
9838
9839
9840 Arguments:
9841 """"""""""
9842
9843 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9844 type.
9845
9846 Semantics:
9847 """"""""""
9848
9849 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9850 fmin.
9851
9852 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9853 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9854 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9855 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9856
9857 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9858 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9859
9860 Syntax:
9861 """""""
9862
9863 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9864 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9865 all types however.
9866
9867 ::
9868
9869       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9870       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9871       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9872       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9873       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9874
9875 Overview:
9876 """""""""
9877
9878 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9879 arguments.
9880
9881
9882 Arguments:
9883 """"""""""
9884
9885 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9886 type.
9887
9888 Semantics:
9889 """"""""""
9890 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9891 fmax.
9892
9893 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9894 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9895 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9896 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9897
9898 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9899 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9900
9901 Syntax:
9902 """""""
9903
9904 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9905 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9906 all types however.
9907
9908 ::
9909
9910       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9911       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9912       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9913       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9914       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9915
9916 Overview:
9917 """""""""
9918
9919 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9920 first operand and the sign of the second operand.
9921
9922 Arguments:
9923 """"""""""
9924
9925 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9926 type.
9927
9928 Semantics:
9929 """"""""""
9930
9931 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9932 functions would, and handles error conditions in the same way.
9933
9934 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9936
9937 Syntax:
9938 """""""
9939
9940 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9941 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9942 all types however.
9943
9944 ::
9945
9946       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9947       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9948       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9949       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9950       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9951
9952 Overview:
9953 """""""""
9954
9955 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9956
9957 Arguments:
9958 """"""""""
9959
9960 The argument and return value are floating point numbers of the same
9961 type.
9962
9963 Semantics:
9964 """"""""""
9965
9966 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9967 would, and handles error conditions in the same way.
9968
9969 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9970 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9971
9972 Syntax:
9973 """""""
9974
9975 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9976 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9977 all types however.
9978
9979 ::
9980
9981       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9982       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9983       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9984       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9985       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9986
9987 Overview:
9988 """""""""
9989
9990 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9991
9992 Arguments:
9993 """"""""""
9994
9995 The argument and return value are floating point numbers of the same
9996 type.
9997
9998 Semantics:
9999 """"""""""
10000
10001 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10002 would, and handles error conditions in the same way.
10003
10004 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10005 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10006
10007 Syntax:
10008 """""""
10009
10010 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10011 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10012 all types however.
10013
10014 ::
10015
10016       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10017       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10018       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10019       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10020       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10021
10022 Overview:
10023 """""""""
10024
10025 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10026 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10027
10028 Arguments:
10029 """"""""""
10030
10031 The argument and return value are floating point numbers of the same
10032 type.
10033
10034 Semantics:
10035 """"""""""
10036
10037 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10038 would, and handles error conditions in the same way.
10039
10040 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10041 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10042
10043 Syntax:
10044 """""""
10045
10046 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10047 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10048 all types however.
10049
10050 ::
10051
10052       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10053       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10054       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10055       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10056       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10057
10058 Overview:
10059 """""""""
10060
10061 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10062 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10063 operand isn't an integer.
10064
10065 Arguments:
10066 """"""""""
10067
10068 The argument and return value are floating point numbers of the same
10069 type.
10070
10071 Semantics:
10072 """"""""""
10073
10074 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10075 would, and handles error conditions in the same way.
10076
10077 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10078 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10079
10080 Syntax:
10081 """""""
10082
10083 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10084 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10085 all types however.
10086
10087 ::
10088
10089       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10090       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10091       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10092       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10093       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10094
10095 Overview:
10096 """""""""
10097
10098 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10099 nearest integer.
10100
10101 Arguments:
10102 """"""""""
10103
10104 The argument and return value are floating point numbers of the same
10105 type.
10106
10107 Semantics:
10108 """"""""""
10109
10110 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10111 functions would, and handles error conditions in the same way.
10112
10113 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10115
10116 Syntax:
10117 """""""
10118
10119 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10120 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10121 all types however.
10122
10123 ::
10124
10125       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10126       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10127       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10128       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10129       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10130
10131 Overview:
10132 """""""""
10133
10134 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10135 nearest integer.
10136
10137 Arguments:
10138 """"""""""
10139
10140 The argument and return value are floating point numbers of the same
10141 type.
10142
10143 Semantics:
10144 """"""""""
10145
10146 This function returns the same values as the libm ``round``
10147 functions would, and handles error conditions in the same way.
10148
10149 Bit Manipulation Intrinsics
10150 ---------------------------
10151
10152 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10153 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10154
10155 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10156 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10157
10158 Syntax:
10159 """""""
10160
10161 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10162 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10163
10164 ::
10165
10166       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10167       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10168       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10169
10170 Overview:
10171 """""""""
10172
10173 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10174 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10175 These are useful for performing operations on data that is not in the
10176 target's native byte order.
10177
10178 Semantics:
10179 """"""""""
10180
10181 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10182 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10183 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10184 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10185 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10186 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10187 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10188 respectively).
10189
10190 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10191 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10192
10193 Syntax:
10194 """""""
10195
10196 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10197 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10198 support all bit widths or vector types, however.
10199
10200 ::
10201
10202       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10203       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10204       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10205       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10206       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10207       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10208
10209 Overview:
10210 """""""""
10211
10212 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10213 in a value.
10214
10215 Arguments:
10216 """"""""""
10217
10218 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10219 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10220 match the argument type.
10221
10222 Semantics:
10223 """"""""""
10224
10225 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10226 each element of a vector.
10227
10228 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10229 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10230
10231 Syntax:
10232 """""""
10233
10234 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10235 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10236 targets support all bit widths or vector types, however.
10237
10238 ::
10239
10240       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10241       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10242       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10243       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10244       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10245       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10246
10247 Overview:
10248 """""""""
10249
10250 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10251 leading zeros in a variable.
10252
10253 Arguments:
10254 """"""""""
10255
10256 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10257 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10258 type must match the first argument type.
10259
10260 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10261 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10262 defined result. Historically some architectures did not provide a
10263 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10264 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10265
10266 Semantics:
10267 """"""""""
10268
10269 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10270 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10271 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10272 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10273 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10274
10275 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10276 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10277
10278 Syntax:
10279 """""""
10280
10281 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10282 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10283 support all bit widths or vector types, however.
10284
10285 ::
10286
10287       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10288       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10289       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10290       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10291       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10292       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10293
10294 Overview:
10295 """""""""
10296
10297 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10298 trailing zeros.
10299
10300 Arguments:
10301 """"""""""
10302
10303 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10304 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10305 type must match the first argument type.
10306
10307 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10308 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10309 defined result. Historically some architectures did not provide a
10310 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10311 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10312
10313 Semantics:
10314 """"""""""
10315
10316 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10317 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10318 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10319 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10320 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10321
10322 .. _int_overflow:
10323
10324 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10325 -----------------------------------
10326
10327 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10328
10329 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10330 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10331
10332 Syntax:
10333 """""""
10334
10335 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10336 on any integer bit width.
10337
10338 ::
10339
10340       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10341       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10342       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10343
10344 Overview:
10345 """""""""
10346
10347 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10348 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10349 occurred during the signed summation.
10350
10351 Arguments:
10352 """"""""""
10353
10354 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10355 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10356 bit width. The second element of the result structure must be of type
10357 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10358 addition.
10359
10360 Semantics:
10361 """"""""""
10362
10363 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10364 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10365 first element of which is the signed summation, and the second element
10366 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10367 overflow.
10368
10369 Examples:
10370 """""""""
10371
10372 .. code-block:: llvm
10373
10374       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.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 %overflow, label %normal
10378
10379 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10380 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10381
10382 Syntax:
10383 """""""
10384
10385 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10386 on any integer bit width.
10387
10388 ::
10389
10390       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10391       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10392       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10393
10394 Overview:
10395 """""""""
10396
10397 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10398 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10399 occurred during the unsigned summation.
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 unsigned
10408 addition.
10409
10410 Semantics:
10411 """"""""""
10412
10413 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10414 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10415 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10416 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10417
10418 Examples:
10419 """""""""
10420
10421 .. code-block:: llvm
10422
10423       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10424       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10425       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10426       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10427
10428 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10429 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10430
10431 Syntax:
10432 """""""
10433
10434 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10435 on any integer bit width.
10436
10437 ::
10438
10439       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10440       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10441       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10442
10443 Overview:
10444 """""""""
10445
10446 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10447 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10448 overflow occurred during the signed subtraction.
10449
10450 Arguments:
10451 """"""""""
10452
10453 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10454 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10455 bit width. The second element of the result structure must be of type
10456 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10457 subtraction.
10458
10459 Semantics:
10460 """"""""""
10461
10462 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10463 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10464 first element of which is the subtraction, and the second element of
10465 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10466 overflow.
10467
10468 Examples:
10469 """""""""
10470
10471 .. code-block:: llvm
10472
10473       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10474       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10475       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10476       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10477
10478 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10480
10481 Syntax:
10482 """""""
10483
10484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10485 on any integer bit width.
10486
10487 ::
10488
10489       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10490       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10491       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10492
10493 Overview:
10494 """""""""
10495
10496 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10497 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10498 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10499
10500 Arguments:
10501 """"""""""
10502
10503 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10504 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10505 bit width. The second element of the result structure must be of type
10506 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10507 subtraction.
10508
10509 Semantics:
10510 """"""""""
10511
10512 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10513 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10514 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10515 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10516 overflow.
10517
10518 Examples:
10519 """""""""
10520
10521 .. code-block:: llvm
10522
10523       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10524       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10525       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10526       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10527
10528 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10529 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10530
10531 Syntax:
10532 """""""
10533
10534 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10535 on any integer bit width.
10536
10537 ::
10538
10539       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10540       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10541       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10542
10543 Overview:
10544 """""""""
10545
10546 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10547 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10548 overflow occurred during the signed multiplication.
10549
10550 Arguments:
10551 """"""""""
10552
10553 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10554 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10555 bit width. The second element of the result structure must be of type
10556 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10557 multiplication.
10558
10559 Semantics:
10560 """"""""""
10561
10562 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10563 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10564 the first element of which is the multiplication, and the second element
10565 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10566 overflow.
10567
10568 Examples:
10569 """""""""
10570
10571 .. code-block:: llvm
10572
10573       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10574       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10575       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10576       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10577
10578 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10580
10581 Syntax:
10582 """""""
10583
10584 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10585 on any integer bit width.
10586
10587 ::
10588
10589       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10590       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10591       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10592
10593 Overview:
10594 """""""""
10595
10596 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10597 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10598 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10599
10600 Arguments:
10601 """"""""""
10602
10603 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10604 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10605 bit width. The second element of the result structure must be of type
10606 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10607 multiplication.
10608
10609 Semantics:
10610 """"""""""
10611
10612 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10613 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10614 the first element of which is the multiplication, and the second
10615 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10616 resulted in an overflow.
10617
10618 Examples:
10619 """""""""
10620
10621 .. code-block:: llvm
10622
10623       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10624       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10625       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10626       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10627
10628 Specialised Arithmetic Intrinsics
10629 ---------------------------------
10630
10631 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10633
10634 Syntax:
10635 """""""
10636
10637 ::
10638
10639       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10640       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10641
10642 Overview:
10643 """""""""
10644
10645 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10646 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10647 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10648 defined by IEEE-754-2008 to be:
10649
10650 ::
10651
10652       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10653       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10654       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10655
10656 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10657 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10658 according to section 6.2.
10659
10660 Examples of non-canonical encodings:
10661
10662 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10663   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10664 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10665   encodings.
10666 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10667   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10668   a zero of the same sign by this operation.
10669
10670 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10671 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10672 quiet NaN result.
10673
10674 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10675 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10676 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10677 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10678
10679 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10680
10681 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10682 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10683   to ``(x == y)``
10684
10685 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10686 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10687
10688 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10689 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10690 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10691 usual methods.
10692
10693 The canonicalization operation may be optimized away if:
10694
10695 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10696   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10697 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10698   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10699
10700 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10701 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10702
10703 Syntax:
10704 """""""
10705
10706 ::
10707
10708       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10709       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10710
10711 Overview:
10712 """""""""
10713
10714 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10715 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10716 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10717 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10718 and add instructions.
10719
10720 Arguments:
10721 """"""""""
10722
10723 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10724 multiplicands, a and b, and an addend c.
10725
10726 Semantics:
10727 """"""""""
10728
10729 The expression:
10730
10731 ::
10732
10733       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10734
10735 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10736 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10737 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10738 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10739 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10740 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10741
10742 Examples:
10743 """""""""
10744
10745 .. code-block:: llvm
10746
10747       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10748
10749
10750 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10751 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10752
10753 Syntax:
10754 """""""
10755 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10756
10757 .. code-block:: llvm
10758
10759       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10760
10761
10762 Overview:
10763 """""""""
10764
10765 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10766 the two operands, treating them both as unsigned integers.
10767
10768 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of
10769 the two operands, treating them both as signed integers.
10770
10771 .. note::
10772
10773     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10774     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10775     recommended for users to create them manually.
10776
10777 Arguments:
10778 """"""""""
10779
10780 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10781
10782 Semantics:
10783 """"""""""
10784
10785 The expression::
10786
10787     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10788
10789 is equivalent to::
10790
10791     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10792     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10793     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10794     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10795
10796 Similarly the expression::
10797
10798     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10799
10800 is equivalent to::
10801
10802     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10803     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10804     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10805     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10806
10807
10808 Half Precision Floating Point Intrinsics
10809 ----------------------------------------
10810
10811 For most target platforms, half precision floating point is a
10812 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10813 but does not support computation in the format.
10814
10815 This means that code must first load the half-precision floating point
10816 value as an i16, then convert it to float with
10817 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10818 then be performed on the float value (including extending to double
10819 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10820 if needed, then converted to i16 with
10821 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10822 i16 value.
10823
10824 .. _int_convert_to_fp16:
10825
10826 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10827 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10828
10829 Syntax:
10830 """""""
10831
10832 ::
10833
10834       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10835       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10836
10837 Overview:
10838 """""""""
10839
10840 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10841 conventional floating point type to half precision floating point format.
10842
10843 Arguments:
10844 """"""""""
10845
10846 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10847 converted.
10848
10849 Semantics:
10850 """"""""""
10851
10852 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10853 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10854 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10855
10856 Examples:
10857 """""""""
10858
10859 .. code-block:: llvm
10860
10861       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10862       store i16 %res, i16* @x, align 2
10863
10864 .. _int_convert_from_fp16:
10865
10866 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10868
10869 Syntax:
10870 """""""
10871
10872 ::
10873
10874       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10875       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10876
10877 Overview:
10878 """""""""
10879
10880 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10881 conversion from half precision floating point format to single precision
10882 floating point format.
10883
10884 Arguments:
10885 """"""""""
10886
10887 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10888 converted.
10889
10890 Semantics:
10891 """"""""""
10892
10893 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10894 conversion from half single precision floating point format to single
10895 precision floating point format. The input half-float value is
10896 represented by an ``i16`` value.
10897
10898 Examples:
10899 """""""""
10900
10901 .. code-block:: llvm
10902
10903       %a = load i16, i16* @x, align 2
10904       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10905
10906 .. _dbg_intrinsics:
10907
10908 Debugger Intrinsics
10909 -------------------
10910
10911 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10912 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10913 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10914 document.
10915
10916 Exception Handling Intrinsics
10917 -----------------------------
10918
10919 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10920 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10921 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10922
10923 .. _int_trampoline:
10924
10925 Trampoline Intrinsics
10926 ---------------------
10927
10928 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10929 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10930 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10931 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10932 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10933 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10934 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10935 extension.
10936
10937 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10938 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10939 It can be created as follows:
10940
10941 .. code-block:: llvm
10942
10943       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10944       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10945       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10946       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10947       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10948
10949 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10950 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10951
10952 .. _int_it:
10953
10954 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10955 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10956
10957 Syntax:
10958 """""""
10959
10960 ::
10961
10962       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10963
10964 Overview:
10965 """""""""
10966
10967 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10968 turning it into a trampoline.
10969
10970 Arguments:
10971 """"""""""
10972
10973 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10974 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10975 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10976 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10977 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10978 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10979 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10980 bitcast to an ``i8*``.
10981
10982 Semantics:
10983 """"""""""
10984
10985 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10986 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10987 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10988 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10989 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10990 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10991 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10992 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10993 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10994 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10995 modified, then the effect of any later call to the returned function
10996 pointer is undefined.
10997
10998 .. _int_at:
10999
11000 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11001 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11002
11003 Syntax:
11004 """""""
11005
11006 ::
11007
11008       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11009
11010 Overview:
11011 """""""""
11012
11013 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11014 a trampoline (passed as ``tramp``).
11015
11016 Arguments:
11017 """"""""""
11018
11019 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11020 code filled in by a previous call to
11021 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11022
11023 Semantics:
11024 """"""""""
11025
11026 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11027 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11028 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11029 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11030 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11031
11032 .. _int_mload_mstore:
11033
11034 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11035 ---------------------------------------
11036
11037 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.
11038
11039 .. _int_mload:
11040
11041 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11042 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11043
11044 Syntax:
11045 """""""
11046 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
11047
11048 ::
11049
11050       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11051       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11052
11053 Overview:
11054 """""""""
11055
11056 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.
11057
11058
11059 Arguments:
11060 """"""""""
11061
11062 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.
11063
11064
11065 Semantics:
11066 """"""""""
11067
11068 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.
11069 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.
11070
11071
11072 ::
11073
11074        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11075
11076        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11077        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11078        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11079
11080 .. _int_mstore:
11081
11082 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11084
11085 Syntax:
11086 """""""
11087 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11088
11089 ::
11090
11091        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11092        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11093
11094 Overview:
11095 """""""""
11096
11097 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.
11098
11099 Arguments:
11100 """"""""""
11101
11102 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.
11103
11104
11105 Semantics:
11106 """"""""""
11107
11108 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.
11109 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.
11110
11111 ::
11112
11113        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11114
11115        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11116        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11117        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11118        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11119
11120
11121 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11122 -------------------------------------------
11123
11124 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.
11125
11126 .. _int_mgather:
11127
11128 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11130
11131 Syntax:
11132 """""""
11133 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.
11134
11135 ::
11136
11137       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11138       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11139
11140 Overview:
11141 """""""""
11142
11143 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.
11144
11145
11146 Arguments:
11147 """"""""""
11148
11149 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.
11150
11151
11152 Semantics:
11153 """"""""""
11154
11155 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.
11156 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.
11157
11158
11159 ::
11160
11161        %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>)
11162
11163        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11164        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11165        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11166        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11167        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11168
11169        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11170        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11171        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11172        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11173
11174        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11175        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11176        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11177        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11178
11179 .. _int_mscatter:
11180
11181 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11182 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11183
11184 Syntax:
11185 """""""
11186 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.
11187
11188 ::
11189
11190        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11191        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11192
11193 Overview:
11194 """""""""
11195
11196 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.
11197
11198 Arguments:
11199 """"""""""
11200
11201 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.
11202
11203
11204 Semantics:
11205 """"""""""
11206
11207 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.
11208
11209 ::
11210
11211        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11212        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11213
11214        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11215        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11216        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11217        ..
11218        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11219        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11220        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11221        ..
11222        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11223        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11224        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11225        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11226        ..
11227        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11228
11229
11230 Memory Use Markers
11231 ------------------
11232
11233 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11234 memory objects and ranges where variables are immutable.
11235
11236 .. _int_lifestart:
11237
11238 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11239 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11240
11241 Syntax:
11242 """""""
11243
11244 ::
11245
11246       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11247
11248 Overview:
11249 """""""""
11250
11251 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11252 object's lifetime.
11253
11254 Arguments:
11255 """"""""""
11256
11257 The first argument is a constant integer representing the size of the
11258 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11259 to the object.
11260
11261 Semantics:
11262 """"""""""
11263
11264 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11265 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11266 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11267 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11268
11269 .. _int_lifeend:
11270
11271 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11272 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11273
11274 Syntax:
11275 """""""
11276
11277 ::
11278
11279       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11280
11281 Overview:
11282 """""""""
11283
11284 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11285 object's lifetime.
11286
11287 Arguments:
11288 """"""""""
11289
11290 The first argument is a constant integer representing the size of the
11291 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11292 to the object.
11293
11294 Semantics:
11295 """"""""""
11296
11297 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11298 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11299 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11300 object following this intrinsic may be removed as dead.
11301
11302 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11304
11305 Syntax:
11306 """""""
11307
11308 ::
11309
11310       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11311
11312 Overview:
11313 """""""""
11314
11315 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11316 a memory object will not change.
11317
11318 Arguments:
11319 """"""""""
11320
11321 The first argument is a constant integer representing the size of the
11322 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11323 to the object.
11324
11325 Semantics:
11326 """"""""""
11327
11328 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11329 the return value, the referenced memory location is constant and
11330 unchanging.
11331
11332 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11334
11335 Syntax:
11336 """""""
11337
11338 ::
11339
11340       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11341
11342 Overview:
11343 """""""""
11344
11345 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11346 memory object are mutable.
11347
11348 Arguments:
11349 """"""""""
11350
11351 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11352 The second argument is a constant integer representing the size of the
11353 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11354 pointer to the object.
11355
11356 Semantics:
11357 """"""""""
11358
11359 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11360
11361 General Intrinsics
11362 ------------------
11363
11364 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11365 purpose.
11366
11367 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11368 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11369
11370 Syntax:
11371 """""""
11372
11373 ::
11374
11375       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11376
11377 Overview:
11378 """""""""
11379
11380 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11381
11382 Arguments:
11383 """"""""""
11384
11385 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11386 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11387 source file name, and the last argument is the line number.
11388
11389 Semantics:
11390 """"""""""
11391
11392 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11393 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11394 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11395 ignored by code generation and optimization.
11396
11397 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11399
11400 Syntax:
11401 """""""
11402
11403 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11404 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11405 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11406 '``0``'.
11407
11408 ::
11409
11410       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11411       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11412       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11413       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11414       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11415
11416 Overview:
11417 """""""""
11418
11419 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11420
11421 Arguments:
11422 """"""""""
11423
11424 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11425 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11426 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11427 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11428
11429 Semantics:
11430 """"""""""
11431
11432 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11433 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11434 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11435 generation and optimization.
11436
11437 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11438 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11439
11440 Syntax:
11441 """""""
11442
11443 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11444 any integer bit width.
11445
11446 ::
11447
11448       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11449       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11450       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11451       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11452       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11453
11454 Overview:
11455 """""""""
11456
11457 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11458
11459 Arguments:
11460 """"""""""
11461
11462 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11463 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11464 global string which is the source file name, and the last argument is
11465 the line number. It returns the value of the first argument.
11466
11467 Semantics:
11468 """"""""""
11469
11470 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11471 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11472 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11473 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11474
11475 '``llvm.trap``' Intrinsic
11476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11477
11478 Syntax:
11479 """""""
11480
11481 ::
11482
11483       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11484
11485 Overview:
11486 """""""""
11487
11488 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11489
11490 Arguments:
11491 """"""""""
11492
11493 None.
11494
11495 Semantics:
11496 """"""""""
11497
11498 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11499 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11500 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11501
11502 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11503 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11504
11505 Syntax:
11506 """""""
11507
11508 ::
11509
11510       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11511
11512 Overview:
11513 """""""""
11514
11515 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11516
11517 Arguments:
11518 """"""""""
11519
11520 None.
11521
11522 Semantics:
11523 """"""""""
11524
11525 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11526 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11527 debugger.
11528
11529 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11530 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11531
11532 Syntax:
11533 """""""
11534
11535 ::
11536
11537       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11538
11539 Overview:
11540 """""""""
11541
11542 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11543 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11544 is placed on the stack before local variables.
11545
11546 Arguments:
11547 """"""""""
11548
11549 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11550 The first argument is the value loaded from the stack guard
11551 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11552 enough space to hold the value of the guard.
11553
11554 Semantics:
11555 """"""""""
11556
11557 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11558 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11559 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11560 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11561 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11562 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11563 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11564
11565 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11566 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11567
11568 Syntax:
11569 """""""
11570
11571 ::
11572
11573       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11574
11575 Overview:
11576 """""""""
11577
11578 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11579 created stack protector and if they are not equal calls the
11580 ``__stack_chk_fail()`` function.
11581
11582 Arguments:
11583 """"""""""
11584
11585 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11586 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11587
11588 Semantics:
11589 """"""""""
11590
11591 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11592 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11593 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11594
11595 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11596 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11597 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11598 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11599 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11600 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11601 codegen after the tail call decision has occurred.
11602
11603 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11605
11606 Syntax:
11607 """""""
11608
11609 ::
11610
11611       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11612       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11613
11614 Overview:
11615 """""""""
11616
11617 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11618 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11619 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11620 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11621 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11622 other object.
11623
11624 Arguments:
11625 """"""""""
11626
11627 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11628 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11629 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11630 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11631 only accepts constants.
11632
11633 Semantics:
11634 """"""""""
11635
11636 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11637 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11638 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11639 on the ``min`` argument).
11640
11641 '``llvm.expect``' Intrinsic
11642 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11643
11644 Syntax:
11645 """""""
11646
11647 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11648 integer bit width.
11649
11650 ::
11651
11652       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11653       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11654       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11655
11656 Overview:
11657 """""""""
11658
11659 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11660 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11661
11662 Arguments:
11663 """"""""""
11664
11665 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11666 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11667 constant value, variables are not allowed.
11668
11669 Semantics:
11670 """"""""""
11671
11672 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11673
11674 .. _int_assume:
11675
11676 '``llvm.assume``' Intrinsic
11677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11678
11679 Syntax:
11680 """""""
11681
11682 ::
11683
11684       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11685
11686 Overview:
11687 """""""""
11688
11689 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11690 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11691 of the code.
11692
11693 Arguments:
11694 """"""""""
11695
11696 The condition which the optimizer may assume is always true.
11697
11698 Semantics:
11699 """"""""""
11700
11701 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11702 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11703 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11704 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11705 violated during execution, the behavior is undefined.
11706
11707 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11708 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11709 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11710 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11711 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11712 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11713 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11714 optimizer.
11715
11716 .. _bitset.test:
11717
11718 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11720
11721 Syntax:
11722 """""""
11723
11724 ::
11725
11726       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11727
11728
11729 Arguments:
11730 """"""""""
11731
11732 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11733 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11734
11735 Overview:
11736 """""""""
11737
11738 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11739 member of the given bitset.
11740
11741 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11742 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11743
11744 Syntax:
11745 """""""
11746
11747 ::
11748
11749       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11750
11751 Overview:
11752 """""""""
11753
11754 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11755 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11756 with an invoke instruction.
11757
11758 Arguments:
11759 """"""""""
11760
11761 None.
11762
11763 Semantics:
11764 """"""""""
11765
11766 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11767 by codegen.
11768
11769 Stack Map Intrinsics
11770 --------------------
11771
11772 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11773 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11774 are described in :doc:`StackMaps`.