[LangRef] Cleanup some stray whitespace inconsistencies.
[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_metadata:
2172
2173 Metadata Type
2174 ^^^^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2179 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2180
2181 :Syntax:
2182
2183 ::
2184
2185       metadata
2186
2187 .. _t_aggregate:
2188
2189 Aggregate Types
2190 ^^^^^^^^^^^^^^^
2191
2192 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2193 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2194 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2195 aggregate types.
2196
2197 .. _t_array:
2198
2199 Array Type
2200 """"""""""
2201
2202 :Overview:
2203
2204 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2205 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2206 elements) and an underlying data type.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       [<# elements> x <elementtype>]
2213
2214 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2215 be any type with a size.
2216
2217 :Examples:
2218
2219 +------------------+--------------------------------------+
2220 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2221 +------------------+--------------------------------------+
2222 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2223 +------------------+--------------------------------------+
2224 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2225 +------------------+--------------------------------------+
2226
2227 Here are some examples of multidimensional arrays:
2228
2229 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2230 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2231 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2232 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2233 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2234 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2235 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2236
2237 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2238 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2239 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2240 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2241 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2242 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2243 example.
2244
2245 .. _t_struct:
2246
2247 Structure Type
2248 """"""""""""""
2249
2250 :Overview:
2251
2252 The structure type is used to represent a collection of data members
2253 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2254 a size.
2255
2256 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2257 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2258 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2259 '``insertvalue``' instructions.
2260
2261 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2262 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2263 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2264 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2265 required to match what the underlying code generator expects.
2266
2267 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2268 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2269 identified types are always defined at the top level with a name.
2270 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2271 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2272 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2273
2274 :Syntax:
2275
2276 ::
2277
2278       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2279       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2280
2281 :Examples:
2282
2283 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2284 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2285 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2286 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2287 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2288 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2289 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_opaque:
2292
2293 Opaque Structure Types
2294 """"""""""""""""""""""
2295
2296 :Overview:
2297
2298 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2299 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2300 notion of a forward declared structure.
2301
2302 :Syntax:
2303
2304 ::
2305
2306       %X = type opaque
2307       %52 = type opaque
2308
2309 :Examples:
2310
2311 +--------------+-------------------+
2312 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2313 +--------------+-------------------+
2314
2315 .. _constants:
2316
2317 Constants
2318 =========
2319
2320 LLVM has several different basic types of constants. This section
2321 describes them all and their syntax.
2322
2323 Simple Constants
2324 ----------------
2325
2326 **Boolean constants**
2327     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2328     of the ``i1`` type.
2329 **Integer constants**
2330     Standard integers (such as '4') are constants of the
2331     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2332     integer types.
2333 **Floating point constants**
2334     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2335     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2336     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2337     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2338     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2339     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2340     point <t_floating>` type.
2341 **Null pointer constants**
2342     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2343     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2344
2345 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2346 floating point constants. For example, the form
2347 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2348 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2349 constants are required (and the only time that they are generated by the
2350 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2351 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2352 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2353 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2354 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2355
2356 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2357 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2358 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2359 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2360 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2361 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2362 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2363 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2364 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2365 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2366 will only work if they match the long double format on your target.
2367 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2368 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2369 (sign bit at the left).
2370
2371 There are no constants of type x86_mmx.
2372
2373 .. _complexconstants:
2374
2375 Complex Constants
2376 -----------------
2377
2378 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2379 constants and smaller complex constants.
2380
2381 **Structure constants**
2382     Structure constants are represented with notation similar to
2383     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2384     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2385     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2386     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2387     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2388     must match those specified by the type.
2389 **Array constants**
2390     Array constants are represented with notation similar to array type
2391     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2392     square brackets (``[]``)). For example:
2393     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2394     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2395     match those specified by the type. As a special case, character array
2396     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2397     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2398 **Vector constants**
2399     Vector constants are represented with notation similar to vector
2400     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2401     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2402     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2403     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2404     elements must match those specified by the type.
2405 **Zero initialization**
2406     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2407     value to zero of *any* type, including scalar and
2408     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2409     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2410     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2411 **Metadata node**
2412     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2413     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2414     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2415     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2416     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2417     information such as debug info.
2418
2419 Global Variable and Function Addresses
2420 --------------------------------------
2421
2422 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2423 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2424 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2425 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2426 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2427 file:
2428
2429 .. code-block:: llvm
2430
2431     @X = global i32 17
2432     @Y = global i32 42
2433     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2434
2435 .. _undefvalues:
2436
2437 Undefined Values
2438 ----------------
2439
2440 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2441 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2442 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2443 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2444
2445 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2446 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2447 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2448 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452       %A = add %X, undef
2453       %B = sub %X, undef
2454       %C = xor %X, undef
2455     Safe:
2456       %A = undef
2457       %B = undef
2458       %C = undef
2459
2460 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2461 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465       %A = or %X, undef
2466       %B = and %X, undef
2467     Safe:
2468       %A = -1
2469       %B = 0
2470     Unsafe:
2471       %A = undef
2472       %B = undef
2473
2474 These logical operations have bits that are not always affected by the
2475 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2476 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2477 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2478 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2479 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2480 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2481 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2482 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2483
2484 .. code-block:: llvm
2485
2486       %A = select undef, %X, %Y
2487       %B = select undef, 42, %Y
2488       %C = select %X, %Y, undef
2489     Safe:
2490       %A = %X     (or %Y)
2491       %B = 42     (or %Y)
2492       %C = %Y
2493     Unsafe:
2494       %A = undef
2495       %B = undef
2496       %C = undef
2497
2498 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2499 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2500 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2501 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2502 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2503 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2504 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508       %A = xor undef, undef
2509
2510       %B = undef
2511       %C = xor %B, %B
2512
2513       %D = undef
2514       %E = icmp slt %D, 4
2515       %F = icmp gte %D, 4
2516
2517     Safe:
2518       %A = undef
2519       %B = undef
2520       %C = undef
2521       %D = undef
2522       %E = undef
2523       %F = undef
2524
2525 This example points out that two '``undef``' operands are not
2526 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2527 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2528 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2529 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2530 its value over its "live range". This is true because the variable
2531 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2532 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2533 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2534 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2535 uses with" concept would not hold.
2536
2537 .. code-block:: llvm
2538
2539       %A = fdiv undef, %X
2540       %B = fdiv %X, undef
2541     Safe:
2542       %A = undef
2543     b: unreachable
2544
2545 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2546 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2547 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2548 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2549 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2550 However, in the second example, we can make a more aggressive
2551 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2552 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2553 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2554 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2555 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2556 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     a:  store undef -> %X
2561     b:  store %X -> undef
2562     Safe:
2563     a: <deleted>
2564     b: unreachable
2565
2566 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2567 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2568 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2569 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2570 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2571
2572 .. _poisonvalues:
2573
2574 Poison Values
2575 -------------
2576
2577 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2578 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2579 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2580 that results in undefined behavior.
2581
2582 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2583 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2584 the ``nsw`` flag.
2585
2586 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2587
2588 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2589 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2590    their dynamic predecessor basic block.
2591 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2592    in the dynamic callers of their functions.
2593 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2594    instructions that dynamically transfer control back to them.
2595 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2596    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2597    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2598 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2599    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2600    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2601    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2602 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2603    most recent preceding instruction with externally visible side
2604    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2605    operations <volatile>`.)
2606 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2607    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2608    multiple successors and the instruction is always executed when
2609    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2610    when control is transferred to another.
2611 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2612    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2613    be different if the terminator had transferred control to a different
2614    successor.
2615 -  Dependence is transitive.
2616
2617 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2618 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2619 on a poison value has undefined behavior.
2620
2621 Here are some examples:
2622
2623 .. code-block:: llvm
2624
2625     entry:
2626       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2627       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2628       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2629       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2630
2631       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2632       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2633
2634       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2635
2636       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2637       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2638       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2639       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2640
2641       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2642       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2643
2644     true:
2645       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2646                                            ; it has undefined behavior.
2647       br label %end
2648
2649     end:
2650       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2651                                            ; Both edges into this PHI are
2652                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2653                                            ; always results in a poison value.
2654
2655       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2656                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2657                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2658
2659       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2660                                            ; The same branch again, but this time the
2661                                            ; true block doesn't have side effects.
2662
2663     second_true:
2664       ; No side effects!
2665       ret void
2666
2667     second_end:
2668       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2669                                            ; on the store in %end. Also, it is
2670                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2671                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2672                                            ; behavior in this example).
2673
2674 .. _blockaddress:
2675
2676 Addresses of Basic Blocks
2677 -------------------------
2678
2679 ``blockaddress(@function, %block)``
2680
2681 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2682 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2683 Taking the address of the entry block is illegal.
2684
2685 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2686 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2687 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2688 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2689 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2690 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2691 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2692 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2693 instruction.
2694
2695 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2696 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2697
2698 .. _constantexprs:
2699
2700 Constant Expressions
2701 --------------------
2702
2703 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2704 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2705 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2706 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2707 The following is the syntax for constant expressions:
2708
2709 ``trunc (CST to TYPE)``
2710     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2711     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2712 ``zext (CST to TYPE)``
2713     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2714     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2715 ``sext (CST to TYPE)``
2716     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2717     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2718 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2719     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2720     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2721     must be floating point.
2722 ``fpext (CST to TYPE)``
2723     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2724     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2725     floating point.
2726 ``fptoui (CST to TYPE)``
2727     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2728     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2729     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2730     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2731     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2732 ``fptosi (CST to TYPE)``
2733     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2734     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2735     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2736     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2737     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2738 ``uitofp (CST to TYPE)``
2739     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2740     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2741     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2742     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2743     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2744 ``sitofp (CST to TYPE)``
2745     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2746     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2747     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2748     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2749     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2750 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2751     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2752     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2753     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2754     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2755 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2756     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2757     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2758     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2759     This one is *really* dangerous!
2760 ``bitcast (CST to TYPE)``
2761     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2762     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2763     instruction <i_bitcast>`.
2764 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2765     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2766     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2767     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2768 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2769     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2770     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2771     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2772     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2773 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2774     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2775 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2776     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2777 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2778     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2779 ``extractelement (VAL, IDX)``
2780     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2781     constants.
2782 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2783     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2784     constants.
2785 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2786     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2787     constants.
2788 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2790     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2791     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2792     least one index value must be specified.
2793 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2794     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2795     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2796     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2797     value must be specified.
2798 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2799     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2800     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2801     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2802     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2803     operations on floating point values are allowed).
2804
2805 Other Values
2806 ============
2807
2808 .. _inlineasmexprs:
2809
2810 Inline Assembler Expressions
2811 ----------------------------
2812
2813 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2814 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2815 represents the inline assembler as a template string (containing the
2816 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2817 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2818 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2819 stack conservatively.
2820
2821 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2822 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2823 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2824 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2825 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2826
2827 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2828 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2829 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2830 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2831 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2832 syntax known to LLVM.
2833
2834 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2835 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2836 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2837 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2838 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2839 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2840 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2841 assembly.
2842
2843 An example inline assembler expression is:
2844
2845 .. code-block:: llvm
2846
2847     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2848
2849 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2850 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2851 Thus, typically we have:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2856
2857 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2858 marked as having side effects. This is done through the use of the
2859 '``sideeffect``' keyword, like so:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2864
2865 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2866 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2867 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2868 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2869 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2870 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void asm alignstack "eieio", ""()
2875
2876 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2877 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2878 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2879 the only supported dialects. An example is:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2884
2885 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2886 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2887 keyword last.
2888
2889 Inline Asm Constraint String
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2893 more constraint codes.
2894
2895 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2896 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2897 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2898 second, etc.
2899
2900 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2901 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2902 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2903 clobbers. They cannot be intermingled.
2904
2905 There are also three different categories of constraint codes:
2906
2907 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2908   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2909   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2910 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2911   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2912   modes used by the target.
2913 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2914   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2915   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2916   proper range for the instruction you wish to use it with.
2917
2918 Output constraints
2919 """"""""""""""""""
2920
2921 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2922 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2923 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2924 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2925 below about indirect outputs).
2926
2927 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2928 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2929 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2930 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2931 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2932 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2933 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2934 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2935 output).
2936
2937 Input constraints
2938 """""""""""""""""
2939
2940 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2941 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2942 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2943 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2944 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2945 contain the same value.
2946
2947 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2948 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2949 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2950 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2951 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2952 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2953 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2954 constraint).
2955
2956 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2957 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2958 (even when the other input has the same value).
2959
2960 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2961 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2962
2963 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2964 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2965 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2966 registers, and all of them passed to the inline asm.
2967
2968 However, this feature is often not as useful as you might think.
2969
2970 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2971 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2972 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2973 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2974 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2975 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2976
2977 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2978 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2979 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2980 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2981 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2982 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2983 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2984 use)
2985
2986 Indirect inputs and outputs
2987 """""""""""""""""""""""""""
2988
2989 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2990 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2991 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2992 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2993 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2994 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2995 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2996 memory location, instead of just read from it).
2997
2998 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2999 address of a variable as a value.
3000
3001 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3002 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3003 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3004 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3005 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3006 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3007 optimization passes. I would recommend not using it.)
3008
3009
3010 Clobber constraints
3011 """""""""""""""""""
3012
3013 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3014 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3015 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3016 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3017 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3018 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3019 output.
3020
3021
3022 Constraint Codes
3023 """"""""""""""""
3024 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3025
3026 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3027 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3028 (e.g. "``{eax}``").
3029
3030 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3031 GCC's constraint codes.
3032
3033 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3034 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3035 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3036
3037 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3038 inline asm constraint list:
3039
3040 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3041    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3042    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3043    constraint list.
3044
3045 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3046    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3047    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3048    constraint list will be chosen together.
3049
3050 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3051 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3052 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3053 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3054
3055 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3056 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3057 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3058 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3059 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3060 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3061 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3062 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3063 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3064 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3065 intended.)
3066
3067 Supported Constraint Code List
3068 """"""""""""""""""""""""""""""
3069
3070 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3071 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3072 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3073 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3074
3075 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3076
3077 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3078 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3079   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3080   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3081 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3082   immediate, or a relocatable value.
3083 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3084 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3085 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3086   useful to pass a label for an asm branch or call.
3087
3088   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3089      block without telling llvm about the control transfer???)
3090
3091 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3092
3093 Other constraints are target-specific:
3094
3095 AArch64:
3096
3097 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3098 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3099   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3100 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3101   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3102 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3103   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3104 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3105   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3106 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3107   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3108   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3109   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3110 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3111   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3112 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3113   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3114   well.)
3115 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3116 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3117 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3118
3119 AMDGPU:
3120
3121 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3122 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3123 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3124
3125
3126 All ARM modes:
3127
3128 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3129   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3130
3131 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3132
3133 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3134 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3135 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3136 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3137   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3138   print the inverted value).
3139 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3140   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3141   value).
3142 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3143 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3144 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3145 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3146 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3147   as ``r``.
3148 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3149   invalid.
3150 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3151   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3152 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3153   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3154 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3155   ``s0-s31``.
3156
3157 ARM's Thumb1 mode:
3158
3159 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3160 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3161 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3162   some amount.
3163 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3164 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3165 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3166 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3167 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3168 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3169 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177
3178 Hexagon:
3179
3180 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3181   at the moment.
3182 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3183
3184 MSP430:
3185
3186 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3187
3188 MIPS:
3189
3190 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3191 - ``J``: An immediate integer zero.
3192 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3193 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3194 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3195 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3196 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3197 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3198   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3199 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3200   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3201   ``m``.
3202 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3203   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3204 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3205 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3206   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3207   argument modifier for compatibility with GCC.
3208 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3209   ``25``).
3210 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3211 - ``x``: Invalid.
3212
3213 NVPTX:
3214
3215 - ``b``: A 1-bit integer register.
3216 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3217 - ``r``: A 32-bit integer register.
3218 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3219 - ``f``: A 32-bit float register.
3220 - ``d``: A 64-bit float register.
3221
3222
3223 PowerPC:
3224
3225 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3226 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3227 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3228 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3229 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3230 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3231 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3232 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3233   constant.
3234 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3235   treated the same as ``m``.
3236 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3237 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3238   ``R1-R31``).
3239 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3240   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3241 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3242   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3243   altivec vector register (``V0-V31``).
3244
3245   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3246      is supposed to only use the altivec vector registers?
3247
3248 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3249 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3250 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3251   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3252 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3253   set.
3254
3255 Sparc:
3256
3257 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3258 - ``r``: A 32-bit integer register.
3259
3260 SystemZ:
3261
3262 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3263 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3264 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3265 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3266 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3267 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3268   ``m``, at the moment.
3269 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3270 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3271   address context evaluates as zero).
3272 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3273   (LLVM-specific)
3274 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3275
3276 X86:
3277
3278 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3279 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3280 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3281 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3282   0xffffffff.
3283 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3284 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3285 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3286 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3287 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3288 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3289 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3290   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3291   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3292 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3293   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3294 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3295 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3296   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3297 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3298 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3299 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3300   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3301   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3302   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3303 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3304 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3305   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3306   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3307   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3308   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3309   statement.
3310
3311 XCore:
3312
3313 - ``r``: A 32-bit integer register.
3314
3315
3316 .. _inline-asm-modifiers:
3317
3318 Asm template argument modifiers
3319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3320
3321 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3322 "``${0:n}``".
3323
3324 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3325 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3326 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3327 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3328
3329 Target-independent:
3330
3331 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3332   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3333 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3334   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3335 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3336   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3337
3338 AArch64:
3339
3340 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3341   instead of ``x30``, print ``w30``.
3342 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3343 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3344   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3345   ``v*``.
3346
3347 AMDGPU:
3348
3349 - ``r``: No effect.
3350
3351 ARM:
3352
3353 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3354   register).
3355 - ``P``: No effect.
3356 - ``q``: No effect.
3357 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3358   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3359 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3360   prefix.
3361 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3362 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3363   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3364 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3365   register of a two-register operand.
3366 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3367   register of a two-register operand.
3368 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3369   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3370   to ``R``.)
3371
3372   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3373      of a two-register operand.
3374
3375 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3376 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3377 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3378   adornment.
3379
3380 Hexagon:
3381
3382 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3383   has been allocated consecutively to the first.
3384
3385   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3386      nothing that ensures that happens, is there?
3387
3388 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3389   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3390
3391 MSP430:
3392
3393 No additional modifiers.
3394
3395 MIPS:
3396
3397 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3398 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3399 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3400 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3401 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3402 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3403   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3404
3405   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3406
3407 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3408   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3409
3410   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3411
3412 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3413   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3414   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3415   ``M``.)
3416 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3417   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3418   constraint.
3419
3420 NVPTX:
3421
3422 - ``r``: No effect.
3423
3424 PowerPC:
3425
3426 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3427   has been allocated consecutively to the first.
3428
3429   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3430      nothing that ensures that happens, is there?
3431
3432 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3433   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3434 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3435   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3436 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3437   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3438   always print nothing)
3439 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3440   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3441
3442 Sparc:
3443
3444 - ``r``: No effect.
3445
3446 SystemZ:
3447
3448 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3449 target-independent modifiers.
3450
3451 X86:
3452
3453 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3454   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3455 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3456 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3457   operand.
3458 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3459   memory operand.
3460 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3461   operand.
3462 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3463   operand.
3464 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3465   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3466 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3467   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3468   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3469   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3470 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3471 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3472   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3473
3474 XCore:
3475
3476 No additional modifiers.
3477
3478
3479 Inline Asm Metadata
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3483 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3484 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3485 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3486 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3487 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3488 it. For example:
3489
3490 .. code-block:: llvm
3491
3492     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3493     ...
3494     !42 = !{ i32 1234567 }
3495
3496 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3497 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3498 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3499 occurs on.
3500
3501 .. _metadata:
3502
3503 Metadata
3504 ========
3505
3506 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3507 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3508 code generator. One example application of metadata is source-level
3509 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3510
3511 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3512 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3513
3514 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3515
3516 .. _metadata-string:
3517
3518 Metadata Nodes and Metadata Strings
3519 -----------------------------------
3520
3521 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3522 contain any character by escaping non-printable characters with
3523 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3524 "``!"test\00"``".
3525
3526 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3527 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3528 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3529 their operand. For example:
3530
3531 .. code-block:: llvm
3532
3533     !{ !"test\00", i32 10}
3534
3535 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3536
3537 .. code-block:: llvm
3538
3539     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3540
3541 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3542 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3543 when metadata operands change.
3544
3545 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3546 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3547 example:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     !foo = !{!4, !3}
3552
3553 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3554 function is using two metadata arguments:
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3559
3560 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3561 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3562
3563 .. code-block:: llvm
3564
3565     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3566
3567 More information about specific metadata nodes recognized by the
3568 optimizers and code generator is found below.
3569
3570 .. _specialized-metadata:
3571
3572 Specialized Metadata Nodes
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3576 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3577 order.
3578
3579 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3580 metadata nodes are related to debug info.
3581
3582 .. _DICompileUnit:
3583
3584 DICompileUnit
3585 """""""""""""
3586
3587 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3588 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3589 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3590 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3591 references to them from instructions).
3592
3593 .. code-block:: llvm
3594
3595     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3596                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3597                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3598                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3599                         globals: !5, imports: !6)
3600
3601 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3602 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3603 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3604 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3605 entities (declarations and namespaces).
3606
3607 .. _DIFile:
3608
3609 DIFile
3610 """"""
3611
3612 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3613
3614 .. code-block:: llvm
3615
3616     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3617
3618 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3619 for ``file:`` fields.
3620
3621 .. _DIBasicType:
3622
3623 DIBasicType
3624 """""""""""
3625
3626 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3627 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3632                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3633     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3634
3635 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3636 following:
3637
3638 .. code-block:: llvm
3639
3640   DW_ATE_address       = 1
3641   DW_ATE_boolean       = 2
3642   DW_ATE_float         = 4
3643   DW_ATE_signed        = 5
3644   DW_ATE_signed_char   = 6
3645   DW_ATE_unsigned      = 7
3646   DW_ATE_unsigned_char = 8
3647
3648 .. _DISubroutineType:
3649
3650 DISubroutineType
3651 """"""""""""""""
3652
3653 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3654 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3655 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3656 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3661     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3662     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3663
3664 .. _DIDerivedType:
3665
3666 DIDerivedType
3667 """""""""""""
3668
3669 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3670 qualified types.
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3675                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3676     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3677                         align: 32)
3678
3679 The following ``tag:`` values are valid:
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3684   DW_TAG_member             = 13
3685   DW_TAG_pointer_type       = 15
3686   DW_TAG_reference_type     = 16
3687   DW_TAG_typedef            = 22
3688   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3689   DW_TAG_const_type         = 38
3690   DW_TAG_volatile_type      = 53
3691   DW_TAG_restrict_type      = 55
3692
3693 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3694 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3695 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3696 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3697 argument of a subprogram.
3698
3699 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3700
3701 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3702 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3703 ``baseType:``.
3704
3705 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3706
3707 .. _DICompositeType:
3708
3709 DICompositeType
3710 """""""""""""""
3711
3712 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3713 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3714
3715 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3716 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3717 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3718 <metadata-string>` that matches their identifier.
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3723     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3724     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3725     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3726                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3727                           elements: !{!0, !1, !2})
3728
3729 The following ``tag:`` values are valid:
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733   DW_TAG_array_type       = 1
3734   DW_TAG_class_type       = 2
3735   DW_TAG_enumeration_type = 4
3736   DW_TAG_structure_type   = 19
3737   DW_TAG_union_type       = 23
3738   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3739   DW_TAG_inheritance      = 28
3740
3741
3742 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3743 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3744 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3745 array type is a native packed vector.
3746
3747 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3748 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3749 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3750 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3751
3752 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3753 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3754 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3755
3756 .. _DISubrange:
3757
3758 DISubrange
3759 """"""""""
3760
3761 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3762 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3767     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3768     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3769
3770 .. _DIEnumerator:
3771
3772 DIEnumerator
3773 """"""""""""
3774
3775 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3776 variants of :ref:`DICompositeType`.
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3781     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3782     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3783
3784 DITemplateTypeParameter
3785 """""""""""""""""""""""
3786
3787 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3788 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3789 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3790
3791 .. code-block:: llvm
3792
3793     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3794
3795 DITemplateValueParameter
3796 """"""""""""""""""""""""
3797
3798 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3799 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3800 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3801 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3802 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3807
3808 DINamespace
3809 """""""""""
3810
3811 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3812
3813 .. code-block:: llvm
3814
3815     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3816
3817 DIGlobalVariable
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3825                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3826                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3827                            declaration: !4)
3828
3829 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3830 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3831
3832 .. _DISubprogram:
3833
3834 DISubprogram
3835 """"""""""""
3836
3837 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. The
3838 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3839 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR. The
3840 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3845                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3847                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3848                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3849                        function: void ()* @_Z3foov,
3850                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3851
3852 .. _DILexicalBlock:
3853
3854 DILexicalBlock
3855 """"""""""""""
3856
3857 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3858 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to dinstinguish
3859 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
3860 fields.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3865
3866 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3867 operands.
3868
3869 .. _DILexicalBlockFile:
3870
3871 DILexicalBlockFile
3872 """"""""""""""""""
3873
3874 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3875 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
3876 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3877 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3882     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3883     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3884
3885 .. _DILocation:
3886
3887 DILocation
3888 """"""""""
3889
3890 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
3891 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3892 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3893
3894 .. code-block:: llvm
3895
3896     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3897
3898 .. _DILocalVariable:
3899
3900 DILocalVariable
3901 """""""""""""""
3902
3903 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
3904 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
3905 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
3906 :ref:`DISubprogram`.
3907
3908 .. code-block:: llvm
3909
3910     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
3911                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
3912     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
3913                           type: !3)
3914     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3915
3916 DIExpression
3917 """"""""""""
3918
3919 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
3920 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3921 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3922 variable.
3923
3924 The current supported vocabulary is limited:
3925
3926 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3927 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3928 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3929   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3930
3931 .. code-block:: llvm
3932
3933     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3934     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3935     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3936     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3937
3938 DIObjCProperty
3939 """"""""""""""
3940
3941 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3942
3943 .. code-block:: llvm
3944
3945     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3946                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3947
3948 DIImportedEntity
3949 """"""""""""""""
3950
3951 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3952 compile unit.
3953
3954 .. code-block:: llvm
3955
3956    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3957                           entity: !1, line: 7)
3958
3959 '``tbaa``' Metadata
3960 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3961
3962 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3963 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3964 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3965 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3966 custom alias analysis behavior for other languages.
3967
3968 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3969 to three fields, e.g.:
3970
3971 .. code-block:: llvm
3972
3973     !0 = !{ !"an example type tree" }
3974     !1 = !{ !"int", !0 }
3975     !2 = !{ !"float", !0 }
3976     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3977
3978 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3979 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3980 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3981 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3982 common names.
3983
3984 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3985 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3986 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3987 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3988 from multiple front-ends is handled conservatively.
3989
3990 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3991 indicates that the type is "constant" (meaning
3992 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3993 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3994
3995 '``tbaa.struct``' Metadata
3996 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3997
3998 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
3999 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4000 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4001 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4002 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4003 of the aggregate.
4004
4005 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4006 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4007
4008 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4009 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4010 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4011 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4012 its tbaa tag. e.g.:
4013
4014 .. code-block:: llvm
4015
4016     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4017
4018 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4019 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4020 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4021
4022 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4023 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4024 does not carry useful data and need not be preserved.
4025
4026 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4027 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4028
4029 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4030 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4031 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4032 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4033 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4034 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4035 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4036 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4037 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4038 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4039 alias.
4040
4041 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4042 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4043 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4044 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4045 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4046
4047 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4048 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4049 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4050 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4051 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4052 optionally be provided as a third list entry.
4053
4054 For example,
4055
4056 .. code-block:: llvm
4057
4058     ; Two scope domains:
4059     !0 = !{!0}
4060     !1 = !{!1}
4061
4062     ; Some scopes in these domains:
4063     !2 = !{!2, !0}
4064     !3 = !{!3, !0}
4065     !4 = !{!4, !1}
4066
4067     ; Some scope lists:
4068     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4069     !6 = !{!4, !3, !2}
4070     !7 = !{!3}
4071
4072     ; These two instructions don't alias:
4073     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4074     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4075
4076     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4077     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4078     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4079     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4080
4081     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4082     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4083     ; !alias.scope list):
4084     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4085     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4086
4087 '``fpmath``' Metadata
4088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4089
4090 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4091 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4092 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4093 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4094 it. ULP is defined as follows:
4095
4096     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4097     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4098     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4099     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4100     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4101
4102 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4103 number representing the maximum relative error, for example:
4104
4105 .. code-block:: llvm
4106
4107     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4108
4109 .. _range-metadata:
4110
4111 '``range``' Metadata
4112 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4113
4114 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4115 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4116 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4117 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4118 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4119 pair. Each pair has the following properties:
4120
4121 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4122 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4123 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4124 -  The range is allowed to wrap.
4125 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4126    ``a!=b``.
4127
4128 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4129 they must be non-contiguous.
4130
4131 Examples:
4132
4133 .. code-block:: llvm
4134
4135       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4136       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4137       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4138       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4139              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4140     ...
4141     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4142     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4143     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4144     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4145
4146 '``llvm.loop``'
4147 ^^^^^^^^^^^^^^^
4148
4149 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4150 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4151 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4152 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4153 specified with the name ``llvm.loop``.
4154
4155 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4156 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4157 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4158 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4159 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4160 constructs:
4161
4162 .. code-block:: llvm
4163
4164     !0 = !{!0}
4165     !1 = !{!1}
4166
4167 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4168 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4169 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4170 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4171
4172 .. code-block:: llvm
4173
4174       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4175     ...
4176     !0 = !{!0, !1}
4177     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4178
4179 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4180 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4181
4182 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4183 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4184 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4185 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4186 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4187 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4188 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4189 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4190 in determining the safety of these transformations.
4191
4192 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4194
4195 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4196 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4197 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4198 example:
4199
4200 .. code-block:: llvm
4201
4202    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4203
4204 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4205 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4206 then the interleave count will be determined automatically.
4207
4208 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4210
4211 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4212 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4213 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4214 0 disables vectorization:
4215
4216 .. code-block:: llvm
4217
4218    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4219    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4220
4221 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4223
4224 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4225 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4226 operand is an integer specifying the width. For example:
4227
4228 .. code-block:: llvm
4229
4230    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4231
4232 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4233 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4234 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4235 determined automatically.
4236
4237 '``llvm.loop.unroll``'
4238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4239
4240 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4241 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4242 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4243 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4244 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4245 optimizer believes it is safe to do so.
4246
4247 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4249
4250 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4251 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4252 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4253 example:
4254
4255 .. code-block:: llvm
4256
4257    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4258
4259 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4260 will be partially unrolled.
4261
4262 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4264
4265 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4266 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4267
4268 .. code-block:: llvm
4269
4270    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4271
4272 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4273 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4274
4275 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4276 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4277
4278 .. code-block:: llvm
4279
4280    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4281
4282 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4283 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4284
4285 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4286 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4287 For example:
4288
4289 .. code-block:: llvm
4290
4291    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4292
4293 '``llvm.mem``'
4294 ^^^^^^^^^^^^^^^
4295
4296 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4297 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4298
4299 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4300 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4301
4302 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4303 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4304 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4305 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4306 with the same loop identifier.
4307
4308 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4309 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4310 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4311 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4312 ``L2``.
4313
4314 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4315 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4316 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4317 loop.
4318
4319 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4320 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4321 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4322 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4323 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4324 insert new memory instructions into the loop body).
4325
4326 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4327 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4328 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4329
4330 .. code-block:: llvm
4331
4332    for.body:
4333      ...
4334      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4335      ...
4336      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4337      ...
4338      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4339
4340    for.end:
4341    ...
4342    !0 = !{!0}
4343
4344 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4345 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4346 the loop identifier metadata node directly:
4347
4348 .. code-block:: llvm
4349
4350    outer.for.body:
4351      ...
4352      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4353      ...
4354      br label %inner.for.body
4355
4356    inner.for.body:
4357      ...
4358      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4359      ...
4360      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4361      ...
4362      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4363
4364    inner.for.end:
4365      ...
4366      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4367      ...
4368      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4369
4370    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4371    ...
4372    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4373    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4374    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4375
4376 '``llvm.bitsets``'
4377 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4378
4379 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4380 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4381
4382 Module Flags Metadata
4383 =====================
4384
4385 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4386 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4387 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4388 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4389 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4390 look it up.
4391
4392 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4393 Each triplet has the following form:
4394
4395 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4396    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4397    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4398    described below.
4399 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4400    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4401    including entries with the **Require** behavior).
4402 -  The third element is the value of the flag.
4403
4404 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4405 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4406 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4407 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4408 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4409 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4410
4411 The following behaviors are supported:
4412
4413 .. list-table::
4414    :header-rows: 1
4415    :widths: 10 90
4416
4417    * - Value
4418      - Behavior
4419
4420    * - 1
4421      - **Error**
4422            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4423            is that of the operands.
4424
4425    * - 2
4426      - **Warning**
4427            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4428            operand for the flag from the first module being linked.
4429
4430    * - 3
4431      - **Require**
4432            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4433            specified value after linking is performed. The value must be a
4434            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4435            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4436            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4437            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4438            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4439
4440    * - 4
4441      - **Override**
4442            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4443            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4444            differ, an error will be emitted.
4445
4446    * - 5
4447      - **Append**
4448            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4449
4450    * - 6
4451      - **AppendUnique**
4452            Appends the two values, which are required to be metadata
4453            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4454            during the append operation.
4455
4456 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4457 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4458 value) or **Override**.
4459
4460 An example of module flags:
4461
4462 .. code-block:: llvm
4463
4464     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4465     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4466     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4467     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4468       !{
4469         !"foo", i32 1
4470       }
4471     }
4472     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4473
4474 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4475    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4476    values are not equal.
4477
4478 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4479    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4480    '37'.
4481
4482 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4483    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4484    warning if their values are not equal.
4485
4486 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4487
4488    ::
4489
4490        !{ !"foo", i32 1 }
4491
4492    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4493    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4494    performed.
4495
4496 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4497 ----------------------------------------------------
4498
4499 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4500 collection in a special section called "image info". The metadata
4501 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4502 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4503 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4504 be merged rather than appended together.
4505
4506 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4507 following key-value pairs:
4508
4509 .. list-table::
4510    :header-rows: 1
4511    :widths: 30 70
4512
4513    * - Key
4514      - Value
4515
4516    * - ``Objective-C Version``
4517      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4518
4519    * - ``Objective-C Image Info Version``
4520      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4521        always 0.
4522
4523    * - ``Objective-C Image Info Section``
4524      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4525        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4526        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4527        Objective-C ABI version 2.
4528
4529    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4530      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4531        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4532        collection supported.
4533
4534    * - ``Objective-C GC Only``
4535      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4536        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4537        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4538
4539 Some important flag interactions:
4540
4541 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4542    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4543    2, then the resulting module has the
4544    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4545 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4546    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4547
4548 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4549 --------------------------------------------
4550
4551 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4552 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4553 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4554 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4555
4556 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4557 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4558 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4559 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4560 list of metadata strings defining linker options.
4561
4562 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4563 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4564 framework::
4565
4566     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4567        !{
4568           !{ !"-lz" },
4569           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4570     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4571
4572 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4573 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4574 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4575 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4576 assembly writer or object file emitter.
4577
4578 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4579 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4580 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4581
4582 C type width Module Flags Metadata
4583 ----------------------------------
4584
4585 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4586 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4587 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4588 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4589 width.
4590
4591 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4592 flags metadata, using the following key-value pairs:
4593
4594 .. list-table::
4595    :header-rows: 1
4596    :widths: 30 70
4597
4598    * - Key
4599      - Value
4600
4601    * - short_wchar
4602      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4603        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4604
4605    * - short_enum
4606      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4607        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4608          represent all of its values.
4609
4610 For example, the following metadata section specifies that the module was
4611 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4612 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4613
4614     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4615     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4616     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4617
4618 .. _intrinsicglobalvariables:
4619
4620 Intrinsic Global Variables
4621 ==========================
4622
4623 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4624 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4625 All globals of this sort should have a section specified as
4626 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4627 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4628
4629 .. _gv_llvmused:
4630
4631 The '``llvm.used``' Global Variable
4632 -----------------------------------
4633
4634 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4635 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4636 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4637 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4638 use of it is:
4639
4640 .. code-block:: llvm
4641
4642     @X = global i8 4
4643     @Y = global i32 123
4644
4645     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4646        i8* @X,
4647        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4648     ], section "llvm.metadata"
4649
4650 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4651 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4652 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4653 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4654 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4655 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4656 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4657
4658 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4659 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4660 molesting the symbol.
4661
4662 .. _gv_llvmcompilerused:
4663
4664 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4665 --------------------------------------------
4666
4667 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4668 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4669 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4670 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4671 by ``@llvm.used``.
4672
4673 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4674 and should not be exposed to source languages.
4675
4676 .. _gv_llvmglobalctors:
4677
4678 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4679 -------------------------------------------
4680
4681 .. code-block:: llvm
4682
4683     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4684     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4685
4686 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4687 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4688 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4689 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4690 functions with the same priority is not defined.
4691
4692 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4693 or function, the initializer function will only run if the associated
4694 data from the current module is not discarded.
4695
4696 .. _llvmglobaldtors:
4697
4698 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4699 -------------------------------------------
4700
4701 .. code-block:: llvm
4702
4703     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4704     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4705
4706 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4707 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4708 The functions referenced by this array will be called in descending
4709 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4710 order of functions with the same priority is not defined.
4711
4712 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4713 or function, the destructor function will only run if the associated
4714 data from the current module is not discarded.
4715
4716 Instruction Reference
4717 =====================
4718
4719 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4720 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4721 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4722 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4723 :ref:`other instructions <otherops>`.
4724
4725 .. _terminators:
4726
4727 Terminator Instructions
4728 -----------------------
4729
4730 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4731 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4732 block should be executed after the current block is finished. These
4733 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4734 control flow, not values (the one exception being the
4735 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4736
4737 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4738 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4739 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4740 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchpad <i_catchpad>`',
4741 ':ref:`catchendpad <i_catchendpad>`',
4742 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
4743 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
4744 ':ref:`terminatepad <i_terminatepad>`',
4745 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4746
4747 .. _i_ret:
4748
4749 '``ret``' Instruction
4750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4751
4752 Syntax:
4753 """""""
4754
4755 ::
4756
4757       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4758       ret void                 ; Return from void function
4759
4760 Overview:
4761 """""""""
4762
4763 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4764 a value) from a function back to the caller.
4765
4766 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4767 value and then causes control flow, and one that just causes control
4768 flow to occur.
4769
4770 Arguments:
4771 """"""""""
4772
4773 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4774 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4775 class <t_firstclass>`' type.
4776
4777 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4778 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4779 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4780 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4781 value.
4782
4783 Semantics:
4784 """"""""""
4785
4786 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4787 the calling function's context. If the caller is a
4788 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4789 instruction after the call. If the caller was an
4790 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4791 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4792 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4793 value.
4794
4795 Example:
4796 """"""""
4797
4798 .. code-block:: llvm
4799
4800       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4801       ret void                        ; Return from a void function
4802       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4803
4804 .. _i_br:
4805
4806 '``br``' Instruction
4807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4808
4809 Syntax:
4810 """""""
4811
4812 ::
4813
4814       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4815       br label <dest>          ; Unconditional branch
4816
4817 Overview:
4818 """""""""
4819
4820 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4821 different basic block in the current function. There are two forms of
4822 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4823 unconditional branch.
4824
4825 Arguments:
4826 """"""""""
4827
4828 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4829 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4830 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4831
4832 Semantics:
4833 """"""""""
4834
4835 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4836 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4837 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4838 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4839
4840 Example:
4841 """"""""
4842
4843 .. code-block:: llvm
4844
4845     Test:
4846       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4847       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4848     IfEqual:
4849       ret i32 1
4850     IfUnequal:
4851       ret i32 0
4852
4853 .. _i_switch:
4854
4855 '``switch``' Instruction
4856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4857
4858 Syntax:
4859 """""""
4860
4861 ::
4862
4863       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4864
4865 Overview:
4866 """""""""
4867
4868 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4869 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4870 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4871 destinations.
4872
4873 Arguments:
4874 """"""""""
4875
4876 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4877 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4878 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4879 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4880
4881 Semantics:
4882 """"""""""
4883
4884 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4885 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4886 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4887 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4888 to the default destination.
4889
4890 Implementation:
4891 """""""""""""""
4892
4893 Depending on properties of the target machine and the particular
4894 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4895 different ways. For example, it could be generated as a series of
4896 chained conditional branches or with a lookup table.
4897
4898 Example:
4899 """"""""
4900
4901 .. code-block:: llvm
4902
4903      ; Emulate a conditional br instruction
4904      %Val = zext i1 %value to i32
4905      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4906
4907      ; Emulate an unconditional br instruction
4908      switch i32 0, label %dest [ ]
4909
4910      ; Implement a jump table:
4911      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4912                                          i32 1, label %onone
4913                                          i32 2, label %ontwo ]
4914
4915 .. _i_indirectbr:
4916
4917 '``indirectbr``' Instruction
4918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4919
4920 Syntax:
4921 """""""
4922
4923 ::
4924
4925       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4926
4927 Overview:
4928 """""""""
4929
4930 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4931 label within the current function, whose address is specified by
4932 "``address``". Address must be derived from a
4933 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4934
4935 Arguments:
4936 """"""""""
4937
4938 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4939 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4940 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4941 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4942
4943 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4944 accurate understanding of the CFG.
4945
4946 Semantics:
4947 """"""""""
4948
4949 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4950 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4951 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4952 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4953
4954 Implementation:
4955 """""""""""""""
4956
4957 This is typically implemented with a jump through a register.
4958
4959 Example:
4960 """"""""
4961
4962 .. code-block:: llvm
4963
4964      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4965
4966 .. _i_invoke:
4967
4968 '``invoke``' Instruction
4969 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4970
4971 Syntax:
4972 """""""
4973
4974 ::
4975
4976       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4977                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4978
4979 Overview:
4980 """""""""
4981
4982 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4983 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4984 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4985 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4986 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4987 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4988 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4989 nearest "exception" label.
4990
4991 The '``exception``' label is a `landing
4992 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4993 '``exception``' label is required to have the
4994 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4995 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4996 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4997 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4998 instruction, so that the important information contained within the
4999 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5000
5001 Arguments:
5002 """"""""""
5003
5004 This instruction requires several arguments:
5005
5006 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5007    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5008    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5009 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5010    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5011    are valid here.
5012 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5013    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5014    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5015    branching off an arbitrary pointer to function value.
5016 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5017    function to be invoked.
5018 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5019    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5020    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5021    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5022    extra arguments can be specified.
5023 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5024    executes a '``ret``' instruction.
5025 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5026    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5027    mechanism.
5028 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5029    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5030    attributes are valid here.
5031
5032 Semantics:
5033 """"""""""
5034
5035 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5036 instruction in most regards. The primary difference is that it
5037 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5038 library to unwind the stack.
5039
5040 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5041 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5042 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5043 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5044
5045 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5046 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5047 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5048 return value is available.
5049
5050 Example:
5051 """"""""
5052
5053 .. code-block:: llvm
5054
5055       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5056                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5057       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5058                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5059
5060 .. _i_resume:
5061
5062 '``resume``' Instruction
5063 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5064
5065 Syntax:
5066 """""""
5067
5068 ::
5069
5070       resume <type> <value>
5071
5072 Overview:
5073 """""""""
5074
5075 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5076 successors.
5077
5078 Arguments:
5079 """"""""""
5080
5081 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5082 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5083 function.
5084
5085 Semantics:
5086 """"""""""
5087
5088 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5089 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5090 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5091
5092 Example:
5093 """"""""
5094
5095 .. code-block:: llvm
5096
5097       resume { i8*, i32 } %exn
5098
5099 .. _i_catchpad:
5100
5101 '``catchpad``' Instruction
5102 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5103
5104 Syntax:
5105 """""""
5106
5107 ::
5108
5109       <resultval> = catchpad <resultty> [<args>*]
5110           to label <normal label> unwind label <exception label>
5111
5112 Overview:
5113 """""""""
5114
5115 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5116 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5117 is a catch block --- one where a personality routine attempts to transfer
5118 control to catch an exception.
5119 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5120 routine requires to know if this is an appropriate place to catch the
5121 exception. Control is tranfered to the ``exception`` label if the
5122 ``catchpad`` is not an appropriate handler for the in-flight exception.
5123 The ``normal`` label should contain the code found in the ``catch``
5124 portion of a ``try``/``catch`` sequence. It defines values supplied by
5125 the :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the
5126 function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
5127
5128 Arguments:
5129 """"""""""
5130
5131 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5132 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5133
5134 The ``catchpad`` must be provided a ``normal`` label to transfer control
5135 to if the ``catchpad`` matches the exception and an ``exception``
5136 label to transfer control to if it doesn't.
5137
5138 Semantics:
5139 """"""""""
5140
5141 The '``catchpad``' instruction defines the values which are set by the
5142 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
5143 therefore the "result type" of the ``catchpad`` instruction. As with
5144 calling conventions, how the personality function results are
5145 represented in LLVM IR is target specific.
5146
5147 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5148 the exception is compared against the ``args``. If it doesn't match,
5149 then control is transfered to the ``exception`` basic block.
5150
5151 The ``catchpad`` instruction has several restrictions:
5152
5153 -  A catch block is a basic block which is the unwind destination of
5154    an exceptional instruction.
5155 -  A catch block must have a '``catchpad``' instruction as its
5156    first non-PHI instruction.
5157 -  A catch block's ``exception`` edge must refer to a catch block or a
5158    catch-end block.
5159 -  There can be only one '``catchpad``' instruction within the
5160    catch block.
5161 -  A basic block that is not a catch block may not include a
5162    '``catchpad``' instruction.
5163 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5164    ``cleanupret`` without first executing a ``catchret`` and a subsequent
5165    ``cleanuppad``.
5166 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``catchpad`` to a
5167    ``ret`` without first executing a ``catchret``.
5168
5169 Example:
5170 """"""""
5171
5172 .. code-block:: llvm
5173
5174       ;; A catch block which can catch an integer.
5175       %res = catchpad { i8*, i32 } [i8** @_ZTIi]
5176         to label %int.handler unwind label %terminate
5177
5178 .. _i_catchendpad:
5179
5180 '``catchendpad``' Instruction
5181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5182
5183 Syntax:
5184 """""""
5185
5186 ::
5187
5188       catchendpad unwind label <nextaction>
5189       catchendpad unwind to caller
5190
5191 Overview:
5192 """""""""
5193
5194 The '``catchendpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5195 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to communicate to the
5196 :ref:`personality function <personalityfn>` which invokes are associated
5197 with a chain of :ref:`catchpad <i_catchpad>` instructions.
5198
5199 The ``nextaction`` label indicates where control should transfer to if
5200 none of the ``catchpad`` instructions are suitable for catching the
5201 in-flight exception.
5202
5203 If a ``nextaction`` label is not present, the instruction unwinds out of
5204 its parent function. The
5205 :ref:`personality function <personalityfn>` will continue processing
5206 exception handling actions in the caller.
5207
5208 Arguments:
5209 """"""""""
5210
5211 The instruction optionally takes a label, ``nextaction``, indicating
5212 where control should transfer to if none of the preceding
5213 ``catchpad`` instructions are suitable for the in-flight exception.
5214
5215 Semantics:
5216 """"""""""
5217
5218 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown
5219 and none of the constituent ``catchpad`` instructions match, then
5220 control is transfered to ``nextaction`` if it is present. If it is not
5221 present, control is transfered to the caller.
5222
5223 The ``catchendpad`` instruction has several restrictions:
5224
5225 -  A catch-end block is a basic block which is the unwind destination of
5226    an exceptional instruction.
5227 -  A catch-end block must have a '``catchendpad``' instruction as its
5228    first non-PHI instruction.
5229 -  There can be only one '``catchendpad``' instruction within the
5230    catch block.
5231 -  A basic block that is not a catch-end block may not include a
5232    '``catchendpad``' instruction.
5233 -  Exactly one catch block may unwind to a ``catchendpad``.
5234 -  The unwind target of invokes between a ``catchpad`` and a
5235    corresponding ``catchret`` must be its ``catchendpad``.
5236
5237 Example:
5238 """"""""
5239
5240 .. code-block:: llvm
5241
5242       catchendpad unwind label %terminate
5243       catchendpad unwind to caller
5244
5245 .. _i_catchret:
5246
5247 '``catchret``' Instruction
5248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5249
5250 Syntax:
5251 """""""
5252
5253 ::
5254
5255       catchret label <normal>
5256
5257 Overview:
5258 """""""""
5259
5260 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5261 single successor.
5262
5263
5264 Arguments:
5265 """"""""""
5266
5267 The '``catchret``' instruction requires one argument which specifies
5268 where control will transfer to next.
5269
5270 Semantics:
5271 """"""""""
5272
5273 The '``catchret``' instruction ends the existing (in-flight) exception
5274 whose unwinding was interrupted with a
5275 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5276 The :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute
5277 arbitrary code to, for example, run a C++ destructor.
5278 Control then transfers to ``normal``.
5279
5280 Example:
5281 """"""""
5282
5283 .. code-block:: llvm
5284
5285       catchret label %continue
5286
5287 .. _i_cleanupret:
5288
5289 '``cleanupret``' Instruction
5290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5291
5292 Syntax:
5293 """""""
5294
5295 ::
5296
5297       cleanupret <type> <value> unwind label <continue>
5298       cleanupret <type> <value> unwind to caller
5299
5300 Overview:
5301 """""""""
5302
5303 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5304 an optional successor.
5305
5306
5307 Arguments:
5308 """"""""""
5309
5310 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which must have the
5311 same type as the result of any '``cleanuppad``' instruction in the same
5312 function. It also has an optional successor,  ``continue``.
5313
5314 Semantics:
5315 """"""""""
5316
5317 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5318 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5319 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5320 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5321
5322 Example:
5323 """"""""
5324
5325 .. code-block:: llvm
5326
5327       cleanupret void unwind to caller
5328       cleanupret { i8*, i32 } %exn unwind label %continue
5329
5330 .. _i_terminatepad:
5331
5332 '``terminatepad``' Instruction
5333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5334
5335 Syntax:
5336 """""""
5337
5338 ::
5339
5340       terminatepad [<args>*] unwind label <exception label>
5341       terminatepad [<args>*] unwind to caller
5342
5343 Overview:
5344 """""""""
5345
5346 The '``terminatepad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5347 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5348 is a terminate block --- one where a personality routine may decide to
5349 terminate the program.
5350 The ``args`` correspond to whatever information the personality
5351 routine requires to know if this is an appropriate place to terminate the
5352 program. Control is transferred to the ``exception`` label if the
5353 personality routine decides not to terminate the program for the
5354 in-flight exception.
5355
5356 Arguments:
5357 """"""""""
5358
5359 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
5360 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
5361
5362 The ``terminatepad`` may be given an ``exception`` label to
5363 transfer control to if the in-flight exception matches the ``args``.
5364
5365 Semantics:
5366 """"""""""
5367
5368 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
5369 the exception is compared against the ``args``. If it matches,
5370 then control is transfered to the ``exception`` basic block. Otherwise,
5371 the program is terminated via personality-specific means. Typically,
5372 the first argument to ``terminatepad`` specifies what function the
5373 personality should defer to in order to terminate the program.
5374
5375 The ``terminatepad`` instruction has several restrictions:
5376
5377 -  A terminate block is a basic block which is the unwind destination of
5378    an exceptional instruction.
5379 -  A terminate block must have a '``terminatepad``' instruction as its
5380    first non-PHI instruction.
5381 -  There can be only one '``terminatepad``' instruction within the
5382    terminate block.
5383 -  A basic block that is not a terminate block may not include a
5384    '``terminatepad``' instruction.
5385
5386 Example:
5387 """"""""
5388
5389 .. code-block:: llvm
5390
5391       ;; A terminate block which only permits integers.
5392       terminatepad [i8** @_ZTIi] unwind label %continue
5393
5394 .. _i_unreachable:
5395
5396 '``unreachable``' Instruction
5397 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5398
5399 Syntax:
5400 """""""
5401
5402 ::
5403
5404       unreachable
5405
5406 Overview:
5407 """""""""
5408
5409 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5410 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5411 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5412 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5413
5414 Semantics:
5415 """"""""""
5416
5417 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5418
5419 .. _binaryops:
5420
5421 Binary Operations
5422 -----------------
5423
5424 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5425 They require two operands of the same type, execute an operation on
5426 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5427 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5428 result value has the same type as its operands.
5429
5430 There are several different binary operators:
5431
5432 .. _i_add:
5433
5434 '``add``' Instruction
5435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5436
5437 Syntax:
5438 """""""
5439
5440 ::
5441
5442       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5443       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5444       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5445       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5446
5447 Overview:
5448 """""""""
5449
5450 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5451
5452 Arguments:
5453 """"""""""
5454
5455 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5456 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5457 arguments must have identical types.
5458
5459 Semantics:
5460 """"""""""
5461
5462 The value produced is the integer sum of the two operands.
5463
5464 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5465 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5466 the result.
5467
5468 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5469 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5470
5471 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5472 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5473 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5474 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5475
5476 Example:
5477 """"""""
5478
5479 .. code-block:: llvm
5480
5481       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5482
5483 .. _i_fadd:
5484
5485 '``fadd``' Instruction
5486 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5487
5488 Syntax:
5489 """""""
5490
5491 ::
5492
5493       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5494
5495 Overview:
5496 """""""""
5497
5498 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5499
5500 Arguments:
5501 """"""""""
5502
5503 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5504 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5505 Both arguments must have identical types.
5506
5507 Semantics:
5508 """"""""""
5509
5510 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5511 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5512 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5513 optimizations:
5514
5515 Example:
5516 """"""""
5517
5518 .. code-block:: llvm
5519
5520       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5521
5522 '``sub``' Instruction
5523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5524
5525 Syntax:
5526 """""""
5527
5528 ::
5529
5530       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5531       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5532       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5533       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5534
5535 Overview:
5536 """""""""
5537
5538 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5539
5540 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5541 instruction present in most other intermediate representations.
5542
5543 Arguments:
5544 """"""""""
5545
5546 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5547 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5548 arguments must have identical types.
5549
5550 Semantics:
5551 """"""""""
5552
5553 The value produced is the integer difference of the two operands.
5554
5555 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5556 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5557 the result.
5558
5559 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5560 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5561
5562 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5563 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5564 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5565 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5566
5567 Example:
5568 """"""""
5569
5570 .. code-block:: llvm
5571
5572       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5573       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5574
5575 .. _i_fsub:
5576
5577 '``fsub``' Instruction
5578 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5579
5580 Syntax:
5581 """""""
5582
5583 ::
5584
5585       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5586
5587 Overview:
5588 """""""""
5589
5590 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5591
5592 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5593 instruction present in most other intermediate representations.
5594
5595 Arguments:
5596 """"""""""
5597
5598 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5599 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5600 Both arguments must have identical types.
5601
5602 Semantics:
5603 """"""""""
5604
5605 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5606 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5607 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5608 unsafe floating point optimizations:
5609
5610 Example:
5611 """"""""
5612
5613 .. code-block:: llvm
5614
5615       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5616       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5617
5618 '``mul``' Instruction
5619 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5620
5621 Syntax:
5622 """""""
5623
5624 ::
5625
5626       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5627       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5628       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5629       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5630
5631 Overview:
5632 """""""""
5633
5634 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5635
5636 Arguments:
5637 """"""""""
5638
5639 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5640 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5641 arguments must have identical types.
5642
5643 Semantics:
5644 """"""""""
5645
5646 The value produced is the integer product of the two operands.
5647
5648 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5649 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5650 bit width of the result.
5651
5652 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5653 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5654 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5655 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5656 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5657 product.
5658
5659 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5660 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5661 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5662 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5663
5664 Example:
5665 """"""""
5666
5667 .. code-block:: llvm
5668
5669       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5670
5671 .. _i_fmul:
5672
5673 '``fmul``' Instruction
5674 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5675
5676 Syntax:
5677 """""""
5678
5679 ::
5680
5681       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5682
5683 Overview:
5684 """""""""
5685
5686 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5687
5688 Arguments:
5689 """"""""""
5690
5691 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5692 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5693 Both arguments must have identical types.
5694
5695 Semantics:
5696 """"""""""
5697
5698 The value produced is the floating point product of the two operands.
5699 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5700 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5701 unsafe floating point optimizations:
5702
5703 Example:
5704 """"""""
5705
5706 .. code-block:: llvm
5707
5708       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5709
5710 '``udiv``' Instruction
5711 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5712
5713 Syntax:
5714 """""""
5715
5716 ::
5717
5718       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5719       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5720
5721 Overview:
5722 """""""""
5723
5724 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5725
5726 Arguments:
5727 """"""""""
5728
5729 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5730 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5731 arguments must have identical types.
5732
5733 Semantics:
5734 """"""""""
5735
5736 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5737
5738 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5739 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5740
5741 Division by zero leads to undefined behavior.
5742
5743 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5744 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5745 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5746
5747 Example:
5748 """"""""
5749
5750 .. code-block:: llvm
5751
5752       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5753
5754 '``sdiv``' Instruction
5755 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5756
5757 Syntax:
5758 """""""
5759
5760 ::
5761
5762       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5763       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5764
5765 Overview:
5766 """""""""
5767
5768 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5769
5770 Arguments:
5771 """"""""""
5772
5773 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5774 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5775 arguments must have identical types.
5776
5777 Semantics:
5778 """"""""""
5779
5780 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5781 rounded towards zero.
5782
5783 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5784 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5785
5786 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5787 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5788 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5789
5790 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5791 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5792
5793 Example:
5794 """"""""
5795
5796 .. code-block:: llvm
5797
5798       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5799
5800 .. _i_fdiv:
5801
5802 '``fdiv``' Instruction
5803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5804
5805 Syntax:
5806 """""""
5807
5808 ::
5809
5810       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5811
5812 Overview:
5813 """""""""
5814
5815 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5816
5817 Arguments:
5818 """"""""""
5819
5820 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5821 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5822 Both arguments must have identical types.
5823
5824 Semantics:
5825 """"""""""
5826
5827 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5828 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5829 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5830 unsafe floating point optimizations:
5831
5832 Example:
5833 """"""""
5834
5835 .. code-block:: llvm
5836
5837       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5838
5839 '``urem``' Instruction
5840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5841
5842 Syntax:
5843 """""""
5844
5845 ::
5846
5847       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5848
5849 Overview:
5850 """""""""
5851
5852 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5853 division of its two arguments.
5854
5855 Arguments:
5856 """"""""""
5857
5858 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5859 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5860 arguments must have identical types.
5861
5862 Semantics:
5863 """"""""""
5864
5865 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5866 This instruction always performs an unsigned division to get the
5867 remainder.
5868
5869 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5870 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5871
5872 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5873
5874 Example:
5875 """"""""
5876
5877 .. code-block:: llvm
5878
5879       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5880
5881 '``srem``' Instruction
5882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5883
5884 Syntax:
5885 """""""
5886
5887 ::
5888
5889       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5890
5891 Overview:
5892 """""""""
5893
5894 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5895 division of its two operands. This instruction can also take
5896 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5897 must be integers.
5898
5899 Arguments:
5900 """"""""""
5901
5902 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5903 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5904 arguments must have identical types.
5905
5906 Semantics:
5907 """"""""""
5908
5909 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5910 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5911 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5912 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5913 difference, see `The Math
5914 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5915 table of how this is implemented in various languages, please see
5916 `Wikipedia: modulo
5917 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5918
5919 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5920 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5921
5922 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5923 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5924 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5925 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5926 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5927 result of the division and the remainder.)
5928
5929 Example:
5930 """"""""
5931
5932 .. code-block:: llvm
5933
5934       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5935
5936 .. _i_frem:
5937
5938 '``frem``' Instruction
5939 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5940
5941 Syntax:
5942 """""""
5943
5944 ::
5945
5946       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5947
5948 Overview:
5949 """""""""
5950
5951 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5952 its two operands.
5953
5954 Arguments:
5955 """"""""""
5956
5957 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5958 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5959 Both arguments must have identical types.
5960
5961 Semantics:
5962 """"""""""
5963
5964 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5965 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5966 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5967 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5968
5969 Example:
5970 """"""""
5971
5972 .. code-block:: llvm
5973
5974       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5975
5976 .. _bitwiseops:
5977
5978 Bitwise Binary Operations
5979 -------------------------
5980
5981 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5982 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5983 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5984 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5985 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5986
5987 '``shl``' Instruction
5988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5989
5990 Syntax:
5991 """""""
5992
5993 ::
5994
5995       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5996       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5997       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5998       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5999
6000 Overview:
6001 """""""""
6002
6003 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6004 a specified number of bits.
6005
6006 Arguments:
6007 """"""""""
6008
6009 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6010 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6011 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6012
6013 Semantics:
6014 """"""""""
6015
6016 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6017 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6018 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6019 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6020 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6021 in ``op2``.
6022
6023 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6024 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6025 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6026 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6027 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6028 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6029 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6030
6031 Example:
6032 """"""""
6033
6034 .. code-block:: llvm
6035
6036       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6037       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6038       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6039       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6040       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6041
6042 '``lshr``' Instruction
6043 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6044
6045 Syntax:
6046 """""""
6047
6048 ::
6049
6050       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6051       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6052
6053 Overview:
6054 """""""""
6055
6056 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6057 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6058
6059 Arguments:
6060 """"""""""
6061
6062 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6063 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6064 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6065
6066 Semantics:
6067 """"""""""
6068
6069 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6070 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6071 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6072 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6073 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6074 corresponding shift amount in ``op2``.
6075
6076 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6077 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6078 non-zero.
6079
6080 Example:
6081 """"""""
6082
6083 .. code-block:: llvm
6084
6085       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6086       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6087       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6088       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6089       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6090       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6091
6092 '``ashr``' Instruction
6093 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6094
6095 Syntax:
6096 """""""
6097
6098 ::
6099
6100       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6101       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6102
6103 Overview:
6104 """""""""
6105
6106 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6107 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6108 extension.
6109
6110 Arguments:
6111 """"""""""
6112
6113 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6114 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6115 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6116
6117 Semantics:
6118 """"""""""
6119
6120 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6121 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6122 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6123 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6124 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6125 corresponding shift amount in ``op2``.
6126
6127 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6128 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6129 non-zero.
6130
6131 Example:
6132 """"""""
6133
6134 .. code-block:: llvm
6135
6136       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6137       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6138       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6139       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6140       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6141       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6142
6143 '``and``' Instruction
6144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6145
6146 Syntax:
6147 """""""
6148
6149 ::
6150
6151       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6152
6153 Overview:
6154 """""""""
6155
6156 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6157 operands.
6158
6159 Arguments:
6160 """"""""""
6161
6162 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6163 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6164 arguments must have identical types.
6165
6166 Semantics:
6167 """"""""""
6168
6169 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6170
6171 +-----+-----+-----+
6172 | In0 | In1 | Out |
6173 +-----+-----+-----+
6174 |   0 |   0 |   0 |
6175 +-----+-----+-----+
6176 |   0 |   1 |   0 |
6177 +-----+-----+-----+
6178 |   1 |   0 |   0 |
6179 +-----+-----+-----+
6180 |   1 |   1 |   1 |
6181 +-----+-----+-----+
6182
6183 Example:
6184 """"""""
6185
6186 .. code-block:: llvm
6187
6188       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6189       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6190       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6191
6192 '``or``' Instruction
6193 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6194
6195 Syntax:
6196 """""""
6197
6198 ::
6199
6200       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6201
6202 Overview:
6203 """""""""
6204
6205 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6206 two operands.
6207
6208 Arguments:
6209 """"""""""
6210
6211 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6212 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6213 arguments must have identical types.
6214
6215 Semantics:
6216 """"""""""
6217
6218 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6219
6220 +-----+-----+-----+
6221 | In0 | In1 | Out |
6222 +-----+-----+-----+
6223 |   0 |   0 |   0 |
6224 +-----+-----+-----+
6225 |   0 |   1 |   1 |
6226 +-----+-----+-----+
6227 |   1 |   0 |   1 |
6228 +-----+-----+-----+
6229 |   1 |   1 |   1 |
6230 +-----+-----+-----+
6231
6232 Example:
6233 """"""""
6234
6235 ::
6236
6237       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6238       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6239       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6240
6241 '``xor``' Instruction
6242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6243
6244 Syntax:
6245 """""""
6246
6247 ::
6248
6249       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6250
6251 Overview:
6252 """""""""
6253
6254 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6255 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6256 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6257
6258 Arguments:
6259 """"""""""
6260
6261 The two arguments to the '``xor``' 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 '``xor``' 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 |   0 |
6280 +-----+-----+-----+
6281
6282 Example:
6283 """"""""
6284
6285 .. code-block:: llvm
6286
6287       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6288       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6289       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6290       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6291
6292 Vector Operations
6293 -----------------
6294
6295 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6296 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6297 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6298 While LLVM does directly support these vector operations, many
6299 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6300 take full advantage of a specific target.
6301
6302 .. _i_extractelement:
6303
6304 '``extractelement``' Instruction
6305 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6306
6307 Syntax:
6308 """""""
6309
6310 ::
6311
6312       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6313
6314 Overview:
6315 """""""""
6316
6317 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6318 from a vector at a specified index.
6319
6320 Arguments:
6321 """"""""""
6322
6323 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6324 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6325 the position from which to extract the element. The index may be a
6326 variable of any integer type.
6327
6328 Semantics:
6329 """"""""""
6330
6331 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6332 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6333 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6334
6335 Example:
6336 """"""""
6337
6338 .. code-block:: llvm
6339
6340       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6341
6342 .. _i_insertelement:
6343
6344 '``insertelement``' Instruction
6345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6346
6347 Syntax:
6348 """""""
6349
6350 ::
6351
6352       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6353
6354 Overview:
6355 """""""""
6356
6357 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6358 vector at a specified index.
6359
6360 Arguments:
6361 """"""""""
6362
6363 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6364 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6365 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6366 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6367 index may be a variable of any integer type.
6368
6369 Semantics:
6370 """"""""""
6371
6372 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6373 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6374 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6375 undefined.
6376
6377 Example:
6378 """"""""
6379
6380 .. code-block:: llvm
6381
6382       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6383
6384 .. _i_shufflevector:
6385
6386 '``shufflevector``' Instruction
6387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6388
6389 Syntax:
6390 """""""
6391
6392 ::
6393
6394       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6395
6396 Overview:
6397 """""""""
6398
6399 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6400 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6401 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6402
6403 Arguments:
6404 """"""""""
6405
6406 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6407 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6408 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6409 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6410 same as the element type of the first two operands.
6411
6412 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6413 constant integer or undef values.
6414
6415 Semantics:
6416 """"""""""
6417
6418 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6419 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6420 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6421 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6422 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6423 only one vector.
6424
6425 Example:
6426 """"""""
6427
6428 .. code-block:: llvm
6429
6430       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6431                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6432       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6433                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6434       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6435                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6436       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6437                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6438
6439 Aggregate Operations
6440 --------------------
6441
6442 LLVM supports several instructions for working with
6443 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6444
6445 .. _i_extractvalue:
6446
6447 '``extractvalue``' Instruction
6448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6449
6450 Syntax:
6451 """""""
6452
6453 ::
6454
6455       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6456
6457 Overview:
6458 """""""""
6459
6460 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6461 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6462
6463 Arguments:
6464 """"""""""
6465
6466 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6467 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6468 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6469 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6470
6471 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6472
6473 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6474    omitted and assumed to be zero.
6475 -  At least one index must be specified.
6476 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6477
6478 Semantics:
6479 """"""""""
6480
6481 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6482 the index operands.
6483
6484 Example:
6485 """"""""
6486
6487 .. code-block:: llvm
6488
6489       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6490
6491 .. _i_insertvalue:
6492
6493 '``insertvalue``' Instruction
6494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6495
6496 Syntax:
6497 """""""
6498
6499 ::
6500
6501       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6502
6503 Overview:
6504 """""""""
6505
6506 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6507 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6508
6509 Arguments:
6510 """"""""""
6511
6512 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6513 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6514 a first-class value to insert. The following operands are constant
6515 indices indicating the position at which to insert the value in a
6516 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6517 to insert must have the same type as the value identified by the
6518 indices.
6519
6520 Semantics:
6521 """"""""""
6522
6523 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6524 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6525 indices is that of ``elt``.
6526
6527 Example:
6528 """"""""
6529
6530 .. code-block:: llvm
6531
6532       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6533       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6534       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6535
6536 .. _memoryops:
6537
6538 Memory Access and Addressing Operations
6539 ---------------------------------------
6540
6541 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6542 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6543 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6544 memory in LLVM.
6545
6546 .. _i_alloca:
6547
6548 '``alloca``' Instruction
6549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6550
6551 Syntax:
6552 """""""
6553
6554 ::
6555
6556       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6557
6558 Overview:
6559 """""""""
6560
6561 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6562 currently executing function, to be automatically released when this
6563 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6564 generic address space (address space zero).
6565
6566 Arguments:
6567 """"""""""
6568
6569 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6570 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6571 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6572 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6573 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6574 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6575 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6576 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6577 boundary compatible with the type.
6578
6579 '``type``' may be any sized type.
6580
6581 Semantics:
6582 """"""""""
6583
6584 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6585 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6586 memory is automatically released when the function returns. The
6587 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6588 variables that must have an address available. When the function returns
6589 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6590 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6591 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6592 is not specified.
6593
6594 Example:
6595 """"""""
6596
6597 .. code-block:: llvm
6598
6599       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6600       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6601       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6602       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6603
6604 .. _i_load:
6605
6606 '``load``' Instruction
6607 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6608
6609 Syntax:
6610 """""""
6611
6612 ::
6613
6614       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6615       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6616       !<index> = !{ i32 1 }
6617
6618 Overview:
6619 """""""""
6620
6621 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6622
6623 Arguments:
6624 """"""""""
6625
6626 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6627 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6628 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6629 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6630 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6631 operations <volatile>`.
6632
6633 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6634 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6635 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6636 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6637 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6638 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6639 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6640 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6641 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6642 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6643 any defined semantics for atomic loads.
6644
6645 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6646 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6647 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6648 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6649 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6650 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6651 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6652 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6653
6654 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6655 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6656 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6657 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6658 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6659 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6660 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6661
6662 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6663 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6664 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6665 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6666 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6667 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6668 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6669 its value is henceforth unchanging.
6670
6671 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6672 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6673 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6674 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6675 never be null. This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6676 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6677 to loads of a pointer type.
6678
6679 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6680 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6681 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6682 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6683 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6684 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6685 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6686 to loads of a pointer type.
6687
6688 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6689 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6690 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6691 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6692 dereferenceable or null.
6693 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6694 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6695 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6696 to loads of a pointer type.
6697
6698 Semantics:
6699 """"""""""
6700
6701 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6702 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6703 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6704 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6705 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6706 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6707 written using a store of the same type.
6708
6709 Examples:
6710 """""""""
6711
6712 .. code-block:: llvm
6713
6714       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6715       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6716       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6717
6718 .. _i_store:
6719
6720 '``store``' Instruction
6721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6722
6723 Syntax:
6724 """""""
6725
6726 ::
6727
6728       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6729       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6730
6731 Overview:
6732 """""""""
6733
6734 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6735
6736 Arguments:
6737 """"""""""
6738
6739 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6740 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6741 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6742 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6743 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6744 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6745 operations <volatile>`.
6746
6747 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6748 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6749 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6750 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6751 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6752 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6753 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6754 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6755 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6756 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6757 have any defined semantics for atomic stores.
6758
6759 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6760 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6761 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6762 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6763 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6764 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6765 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6766 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6767
6768 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6769 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6770 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6771 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6772 be reused in the cache. The code generator may select special
6773 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6774 x86.
6775
6776 Semantics:
6777 """"""""""
6778
6779 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6780 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6781 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6782 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6783 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6784 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6785 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6786 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6787
6788 Example:
6789 """"""""
6790
6791 .. code-block:: llvm
6792
6793       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6794       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6795       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6796
6797 .. _i_fence:
6798
6799 '``fence``' Instruction
6800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6801
6802 Syntax:
6803 """""""
6804
6805 ::
6806
6807       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6808
6809 Overview:
6810 """""""""
6811
6812 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6813 between operations.
6814
6815 Arguments:
6816 """"""""""
6817
6818 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6819 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6820 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6821
6822 Semantics:
6823 """"""""""
6824
6825 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6826 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6827 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6828 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6829 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6830 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6831 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6832 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6833 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6834 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6835 *happens-before* edge.
6836
6837 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6838 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6839 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6840
6841 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6842 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6843 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6844
6845 Example:
6846 """"""""
6847
6848 .. code-block:: llvm
6849
6850       fence acquire                          ; yields void
6851       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6852
6853 .. _i_cmpxchg:
6854
6855 '``cmpxchg``' Instruction
6856 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6857
6858 Syntax:
6859 """""""
6860
6861 ::
6862
6863       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6864
6865 Overview:
6866 """""""""
6867
6868 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6869 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6870 equal, it tries to store a new value into the memory.
6871
6872 Arguments:
6873 """"""""""
6874
6875 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6876 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6877 address, and a new value to place at that address if the compared values
6878 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6879 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6880 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6881 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6882 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6883 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6884 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6885
6886 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6887 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6888 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6889 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6890 ``release`` or ``acq_rel``.
6891
6892 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6893 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6894 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6895 respect to all other code in the system.
6896
6897 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6898 equal to the size in memory of the operand.
6899
6900 Semantics:
6901 """"""""""
6902
6903 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6904 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6905 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6906 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6907
6908 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6909 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6910 matched.
6911
6912 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6913 if the value loaded equals ``cmp``.
6914
6915 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6916 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6917 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6918
6919 Example:
6920 """"""""
6921
6922 .. code-block:: llvm
6923
6924     entry:
6925       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6926       br label %loop
6927
6928     loop:
6929       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6930       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6931       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6932       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6933       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6934       br i1 %success, label %done, label %loop
6935
6936     done:
6937       ...
6938
6939 .. _i_atomicrmw:
6940
6941 '``atomicrmw``' Instruction
6942 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6943
6944 Syntax:
6945 """""""
6946
6947 ::
6948
6949       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6950
6951 Overview:
6952 """""""""
6953
6954 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6955
6956 Arguments:
6957 """"""""""
6958
6959 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6960 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6961 operation. The operation must be one of the following keywords:
6962
6963 -  xchg
6964 -  add
6965 -  sub
6966 -  and
6967 -  nand
6968 -  or
6969 -  xor
6970 -  max
6971 -  min
6972 -  umax
6973 -  umin
6974
6975 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6976 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6977 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6978 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6979 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6980 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6981 operations <volatile>`.
6982
6983 Semantics:
6984 """"""""""
6985
6986 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6987 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6988 value at the location is returned. The modification is specified by the
6989 operation argument:
6990
6991 -  xchg: ``*ptr = val``
6992 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6993 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6994 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6995 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6996 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6997 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6998 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6999 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7000 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7001    comparison)
7002 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7003    comparison)
7004
7005 Example:
7006 """"""""
7007
7008 .. code-block:: llvm
7009
7010       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7011
7012 .. _i_getelementptr:
7013
7014 '``getelementptr``' Instruction
7015 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7016
7017 Syntax:
7018 """""""
7019
7020 ::
7021
7022       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7023       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7024       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7025
7026 Overview:
7027 """""""""
7028
7029 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7030 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7031 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7032 be used to calculate a vector of such addresses.
7033
7034 Arguments:
7035 """"""""""
7036
7037 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7038 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7039 base address to start from. The remaining arguments are indices
7040 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7041 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7042 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7043 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7044 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7045 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7046 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7047 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7048 would require loading the pointer before continuing calculation.
7049
7050 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7051 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7052 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7053 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7054 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7055 required to be constant. These integers are treated as signed values
7056 where relevant.
7057
7058 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7059 to LLVM:
7060
7061 .. code-block:: c
7062
7063     struct RT {
7064       char A;
7065       int B[10][20];
7066       char C;
7067     };
7068     struct ST {
7069       int X;
7070       double Y;
7071       struct RT Z;
7072     };
7073
7074     int *foo(struct ST *s) {
7075       return &s[1].Z.B[5][13];
7076     }
7077
7078 The LLVM code generated by Clang is:
7079
7080 .. code-block:: llvm
7081
7082     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7083     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7084
7085     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7086     entry:
7087       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7088       ret i32* %arrayidx
7089     }
7090
7091 Semantics:
7092 """"""""""
7093
7094 In the example above, the first index is indexing into the
7095 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7096 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7097 indexes into the third element of the structure, yielding a
7098 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7099 structure. The third index indexes into the second element of the
7100 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7101 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7102 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7103 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7104
7105 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7106 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7107 for the given testcase is equivalent to:
7108
7109 .. code-block:: llvm
7110
7111     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7112       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7113       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7114       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7115       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7116       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7117       ret i32* %t5
7118     }
7119
7120 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7121 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7122 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7123 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7124 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7125 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7126 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7127 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7128 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7129 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7130
7131 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7132 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7133 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7134 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7135 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7136 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7137 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7138 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7139 information.
7140
7141 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7142 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7143
7144 Example:
7145 """"""""
7146
7147 .. code-block:: llvm
7148
7149         ; yields [12 x i8]*:aptr
7150         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7151         ; yields i8*:vptr
7152         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7153         ; yields i8*:eptr
7154         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7155         ; yields i32*:iptr
7156         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7157
7158 Vector of pointers:
7159 """""""""""""""""""
7160
7161 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7162 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7163 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7164 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7165
7166 .. code-block:: llvm
7167
7168      ; All arguments are vectors:
7169      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7170      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7171
7172      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7173      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7174      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7175
7176      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7177      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7178      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7179
7180      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7181
7182 The two following instructions are equivalent:
7183
7184 .. code-block:: llvm
7185
7186      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7187        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7188        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7189        <4 x i32> %ind4,
7190        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7191
7192      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7193        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7194
7195 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7196 makes sense:
7197
7198 .. code-block:: c
7199
7200     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7201     double *A, B; int *C;
7202     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7203       A[i] = B[C[i]];
7204     }
7205
7206 .. code-block:: llvm
7207
7208     ; get pointers for 8 elements from array B
7209     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7210     ; load 8 elements from array B into A
7211     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7212          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7213
7214 Conversion Operations
7215 ---------------------
7216
7217 The instructions in this category are the conversion instructions
7218 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7219 various bit conversions on the operand.
7220
7221 '``trunc .. to``' Instruction
7222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7223
7224 Syntax:
7225 """""""
7226
7227 ::
7228
7229       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7230
7231 Overview:
7232 """""""""
7233
7234 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7235
7236 Arguments:
7237 """"""""""
7238
7239 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7240 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7241 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7242 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7243 types are not allowed.
7244
7245 Semantics:
7246 """"""""""
7247
7248 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7249 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7250 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7251 It will always truncate bits.
7252
7253 Example:
7254 """"""""
7255
7256 .. code-block:: llvm
7257
7258       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7259       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7260       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7261       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7262
7263 '``zext .. to``' Instruction
7264 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7265
7266 Syntax:
7267 """""""
7268
7269 ::
7270
7271       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7272
7273 Overview:
7274 """""""""
7275
7276 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7277
7278 Arguments:
7279 """"""""""
7280
7281 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7282 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7283 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7284 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7285
7286 Semantics:
7287 """"""""""
7288
7289 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7290 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7291
7292 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7293
7294 Example:
7295 """"""""
7296
7297 .. code-block:: llvm
7298
7299       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7300       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7301       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7302
7303 '``sext .. to``' Instruction
7304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7305
7306 Syntax:
7307 """""""
7308
7309 ::
7310
7311       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7312
7313 Overview:
7314 """""""""
7315
7316 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7317
7318 Arguments:
7319 """"""""""
7320
7321 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7322 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7323 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7324 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7325
7326 Semantics:
7327 """"""""""
7328
7329 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7330 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7331 of the type ``ty2``.
7332
7333 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7334
7335 Example:
7336 """"""""
7337
7338 .. code-block:: llvm
7339
7340       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7341       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7342       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7343
7344 '``fptrunc .. to``' Instruction
7345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7346
7347 Syntax:
7348 """""""
7349
7350 ::
7351
7352       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7353
7354 Overview:
7355 """""""""
7356
7357 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7358
7359 Arguments:
7360 """"""""""
7361
7362 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7363 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7364 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7365 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7366
7367 Semantics:
7368 """"""""""
7369
7370 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7371 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7372 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7373 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7374
7375 Example:
7376 """"""""
7377
7378 .. code-block:: llvm
7379
7380       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7381       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7382
7383 '``fpext .. to``' Instruction
7384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7385
7386 Syntax:
7387 """""""
7388
7389 ::
7390
7391       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7392
7393 Overview:
7394 """""""""
7395
7396 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7397 point value.
7398
7399 Arguments:
7400 """"""""""
7401
7402 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7403 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7404 to. The source type must be smaller than the destination type.
7405
7406 Semantics:
7407 """"""""""
7408
7409 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7410 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7411 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7412 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7413 *no-op cast* for a floating point cast.
7414
7415 Example:
7416 """"""""
7417
7418 .. code-block:: llvm
7419
7420       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7421       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7422
7423 '``fptoui .. to``' Instruction
7424 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7425
7426 Syntax:
7427 """""""
7428
7429 ::
7430
7431       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7432
7433 Overview:
7434 """""""""
7435
7436 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7437 integer equivalent of type ``ty2``.
7438
7439 Arguments:
7440 """"""""""
7441
7442 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7443 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7444 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7445 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7446 type with the same number of elements as ``ty``
7447
7448 Semantics:
7449 """"""""""
7450
7451 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7452 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7453 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7454 are undefined.
7455
7456 Example:
7457 """"""""
7458
7459 .. code-block:: llvm
7460
7461       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7462       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7463       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7464
7465 '``fptosi .. to``' Instruction
7466 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7467
7468 Syntax:
7469 """""""
7470
7471 ::
7472
7473       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7474
7475 Overview:
7476 """""""""
7477
7478 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7479 ``value`` to type ``ty2``.
7480
7481 Arguments:
7482 """"""""""
7483
7484 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7485 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7486 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7487 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7488 type with the same number of elements as ``ty``
7489
7490 Semantics:
7491 """"""""""
7492
7493 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7494 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7495 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7496 are undefined.
7497
7498 Example:
7499 """"""""
7500
7501 .. code-block:: llvm
7502
7503       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7504       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7505       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7506
7507 '``uitofp .. to``' Instruction
7508 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7509
7510 Syntax:
7511 """""""
7512
7513 ::
7514
7515       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7516
7517 Overview:
7518 """""""""
7519
7520 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7521 and converts that value to the ``ty2`` type.
7522
7523 Arguments:
7524 """"""""""
7525
7526 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7527 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7528 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7529 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7530 type with the same number of elements as ``ty``
7531
7532 Semantics:
7533 """"""""""
7534
7535 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7536 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7537 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7538 are undefined.
7539
7540 Example:
7541 """"""""
7542
7543 .. code-block:: llvm
7544
7545       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7546       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7547
7548 '``sitofp .. to``' Instruction
7549 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7550
7551 Syntax:
7552 """""""
7553
7554 ::
7555
7556       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7557
7558 Overview:
7559 """""""""
7560
7561 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7562 converts that value to the ``ty2`` type.
7563
7564 Arguments:
7565 """"""""""
7566
7567 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7568 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7569 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7570 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7571 type with the same number of elements as ``ty``
7572
7573 Semantics:
7574 """"""""""
7575
7576 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7577 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7578 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7579 undefined.
7580
7581 Example:
7582 """"""""
7583
7584 .. code-block:: llvm
7585
7586       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7587       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7588
7589 .. _i_ptrtoint:
7590
7591 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7593
7594 Syntax:
7595 """""""
7596
7597 ::
7598
7599       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7600
7601 Overview:
7602 """""""""
7603
7604 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7605 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7606
7607 Arguments:
7608 """"""""""
7609
7610 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7611 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7612 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7613 a vector of integers type.
7614
7615 Semantics:
7616 """"""""""
7617
7618 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7619 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7620 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7621 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7622 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7623 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7624 change.
7625
7626 Example:
7627 """"""""
7628
7629 .. code-block:: llvm
7630
7631       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7632       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7633       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7634
7635 .. _i_inttoptr:
7636
7637 '``inttoptr .. to``' Instruction
7638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7639
7640 Syntax:
7641 """""""
7642
7643 ::
7644
7645       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7646
7647 Overview:
7648 """""""""
7649
7650 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7651 pointer type, ``ty2``.
7652
7653 Arguments:
7654 """"""""""
7655
7656 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7657 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7658 type.
7659
7660 Semantics:
7661 """"""""""
7662
7663 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7664 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7665 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7666 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7667 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7668 nothing is done (*no-op cast*).
7669
7670 Example:
7671 """"""""
7672
7673 .. code-block:: llvm
7674
7675       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7676       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7677       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7678       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7679
7680 .. _i_bitcast:
7681
7682 '``bitcast .. to``' Instruction
7683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7684
7685 Syntax:
7686 """""""
7687
7688 ::
7689
7690       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7691
7692 Overview:
7693 """""""""
7694
7695 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7696 changing any bits.
7697
7698 Arguments:
7699 """"""""""
7700
7701 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7702 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7703 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7704 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7705 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7706 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7707 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7708 long as they have the same size).
7709
7710 Semantics:
7711 """"""""""
7712
7713 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7714 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7715 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7716 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7717 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7718 pointers) types with the same address space through this instruction.
7719 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7720 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7721
7722 Example:
7723 """"""""
7724
7725 .. code-block:: llvm
7726
7727       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7728       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7729       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7730       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7731
7732 .. _i_addrspacecast:
7733
7734 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7736
7737 Syntax:
7738 """""""
7739
7740 ::
7741
7742       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7743
7744 Overview:
7745 """""""""
7746
7747 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7748 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7749
7750 Arguments:
7751 """"""""""
7752
7753 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7754 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7755 address space.
7756
7757 Semantics:
7758 """"""""""
7759
7760 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7761 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7762 value modification, depending on the target and the address space
7763 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7764 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7765 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7766 location.
7767
7768 Example:
7769 """"""""
7770
7771 .. code-block:: llvm
7772
7773       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7774       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7775       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7776
7777 .. _otherops:
7778
7779 Other Operations
7780 ----------------
7781
7782 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7783 which defy better classification.
7784
7785 .. _i_icmp:
7786
7787 '``icmp``' Instruction
7788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7789
7790 Syntax:
7791 """""""
7792
7793 ::
7794
7795       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7796
7797 Overview:
7798 """""""""
7799
7800 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7801 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7802 pointer, or pointer vector operands.
7803
7804 Arguments:
7805 """"""""""
7806
7807 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7808 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7809 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7810
7811 #. ``eq``: equal
7812 #. ``ne``: not equal
7813 #. ``ugt``: unsigned greater than
7814 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7815 #. ``ult``: unsigned less than
7816 #. ``ule``: unsigned less or equal
7817 #. ``sgt``: signed greater than
7818 #. ``sge``: signed greater or equal
7819 #. ``slt``: signed less than
7820 #. ``sle``: signed less or equal
7821
7822 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7823 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7824 must also be identical types.
7825
7826 Semantics:
7827 """"""""""
7828
7829 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7830 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7831 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7832
7833 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7834    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7835 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7836    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7837 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7838    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7839 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7840    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7841 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7842    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7843 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7844    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7845 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7846    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7847 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7848    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7849 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7850    if ``op1`` is less than ``op2``.
7851 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7852    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7853
7854 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7855 are compared as if they were integers.
7856
7857 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7858 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7859 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7860
7861 Example:
7862 """"""""
7863
7864 .. code-block:: llvm
7865
7866       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7867       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7868       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7869       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7870       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7871       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7872
7873 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7874 ``icmp`` instruction.
7875
7876 .. _i_fcmp:
7877
7878 '``fcmp``' Instruction
7879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7880
7881 Syntax:
7882 """""""
7883
7884 ::
7885
7886       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7887
7888 Overview:
7889 """""""""
7890
7891 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7892 values based on comparison of its operands.
7893
7894 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7895 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7896
7897 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7898 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7899 compared.
7900
7901 Arguments:
7902 """"""""""
7903
7904 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7905 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7906 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7907
7908 #. ``false``: no comparison, always returns false
7909 #. ``oeq``: ordered and equal
7910 #. ``ogt``: ordered and greater than
7911 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7912 #. ``olt``: ordered and less than
7913 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7914 #. ``one``: ordered and not equal
7915 #. ``ord``: ordered (no nans)
7916 #. ``ueq``: unordered or equal
7917 #. ``ugt``: unordered or greater than
7918 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7919 #. ``ult``: unordered or less than
7920 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7921 #. ``une``: unordered or not equal
7922 #. ``uno``: unordered (either nans)
7923 #. ``true``: no comparison, always returns true
7924
7925 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7926 that either operand may be a QNAN.
7927
7928 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7929 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7930 type. They must have identical types.
7931
7932 Semantics:
7933 """"""""""
7934
7935 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7936 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7937 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7938 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7939
7940 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7941 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7942    is equal to ``op2``.
7943 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7944    is greater than ``op2``.
7945 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7946    is greater than or equal to ``op2``.
7947 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7948    is less than ``op2``.
7949 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7950    is less than or equal to ``op2``.
7951 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7952    is not equal to ``op2``.
7953 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7954 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7955    equal to ``op2``.
7956 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7957    greater than ``op2``.
7958 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7959    greater than or equal to ``op2``.
7960 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7961    less than ``op2``.
7962 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7963    less than or equal to ``op2``.
7964 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7965    not equal to ``op2``.
7966 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7967 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7968
7969 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
7970 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
7971 otherwise unsafe floating point optimizations.
7972
7973 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
7974 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
7975 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
7976 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
7977
7978 Example:
7979 """"""""
7980
7981 .. code-block:: llvm
7982
7983       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7984       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7985       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7986       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7987
7988 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7989 ``fcmp`` instruction.
7990
7991 .. _i_phi:
7992
7993 '``phi``' Instruction
7994 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7995
7996 Syntax:
7997 """""""
7998
7999 ::
8000
8001       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8002
8003 Overview:
8004 """""""""
8005
8006 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8007 graph representing the function.
8008
8009 Arguments:
8010 """"""""""
8011
8012 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8013 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8014 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8015 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8016 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8017 label arguments.
8018
8019 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8020 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8021 block.
8022
8023 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8024 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8025 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8026 instruction's return value on the same edge).
8027
8028 Semantics:
8029 """"""""""
8030
8031 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8032 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8033 executed just prior to the current block.
8034
8035 Example:
8036 """"""""
8037
8038 .. code-block:: llvm
8039
8040     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8041       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8042       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8043       br label %Loop
8044
8045 .. _i_select:
8046
8047 '``select``' Instruction
8048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8049
8050 Syntax:
8051 """""""
8052
8053 ::
8054
8055       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8056
8057       selty is either i1 or {<N x i1>}
8058
8059 Overview:
8060 """""""""
8061
8062 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8063 condition, without IR-level branching.
8064
8065 Arguments:
8066 """"""""""
8067
8068 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8069 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8070 class <t_firstclass>` type.
8071
8072 Semantics:
8073 """"""""""
8074
8075 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8076 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8077 argument.
8078
8079 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8080 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8081
8082 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8083 same size, then an entire vector is selected.
8084
8085 Example:
8086 """"""""
8087
8088 .. code-block:: llvm
8089
8090       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8091
8092 .. _i_call:
8093
8094 '``call``' Instruction
8095 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8096
8097 Syntax:
8098 """""""
8099
8100 ::
8101
8102       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8103
8104 Overview:
8105 """""""""
8106
8107 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8108
8109 Arguments:
8110 """"""""""
8111
8112 This instruction requires several arguments:
8113
8114 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8115    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8116    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8117    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8118    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8119
8120    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8121       recursive cycle in the call graph.
8122    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8123       forwarded in place.
8124
8125    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8126    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8127    rules:
8128
8129    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8130      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8131    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8132      produced by the call or void.
8133    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8134      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8135      in address space.
8136    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8137    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8138      returned, and inalloca, must match.
8139    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8140      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8141      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8142
8143    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8144    the following conditions are met:
8145
8146    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8147    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8148       uses value of call or is void).
8149    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8150       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8151    -  `Platform-specific constraints are
8152       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8153
8154 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8155    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8156    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8157    calling convention of the call must match the calling convention of
8158    the target function, or else the behavior is undefined.
8159 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8160    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8161    are valid here.
8162 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8163    type of the return value. Functions that return no value are marked
8164    ``void``.
8165 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8166    being invoked. The argument types must match the types implied by
8167    this signature. This type can be omitted if the function is not
8168    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8169    function.
8170 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8171    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8172    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8173    to function value.
8174 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8175    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8176    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8177    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8178    extra arguments can be specified.
8179 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8180    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8181    attributes are valid here.
8182
8183 Semantics:
8184 """"""""""
8185
8186 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8187 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8188 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8189 flow continues with the instruction after the function call, and the
8190 return value of the function is bound to the result argument.
8191
8192 Example:
8193 """"""""
8194
8195 .. code-block:: llvm
8196
8197       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8198       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8199       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8200       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8201       call void %foo(i8 97 signext)
8202
8203       %struct.A = type { i32, i8 }
8204       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8205       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8206       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8207       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8208       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8209
8210 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8211 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8212 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8213 This is something we'd like to change in the future to provide better
8214 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8215
8216 .. _i_va_arg:
8217
8218 '``va_arg``' Instruction
8219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8220
8221 Syntax:
8222 """""""
8223
8224 ::
8225
8226       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8227
8228 Overview:
8229 """""""""
8230
8231 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8232 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8233 the ``va_arg`` macro in C.
8234
8235 Arguments:
8236 """"""""""
8237
8238 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8239 argument. It returns a value of the specified argument type and
8240 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8241 type of ``va_list`` is target specific.
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8247 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8248 the next argument. For more information, see the variable argument
8249 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8250
8251 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8252 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8253 function.
8254
8255 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8256 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8257
8258 Example:
8259 """"""""
8260
8261 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8262
8263 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8264 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8265 types on any target.
8266
8267 .. _i_landingpad:
8268
8269 '``landingpad``' Instruction
8270 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8271
8272 Syntax:
8273 """""""
8274
8275 ::
8276
8277       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8278       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8279
8280       <clause> := catch <type> <value>
8281       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8282
8283 Overview:
8284 """""""""
8285
8286 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8287 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8288 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8289 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8290 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8291 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8292
8293 Arguments:
8294 """"""""""
8295
8296 The optional
8297 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8298
8299 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8300 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8301 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8302 clause takes an array constant as its argument. Use
8303 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8304 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8305 the ``cleanup`` flag.
8306
8307 Semantics:
8308 """"""""""
8309
8310 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8311 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8312 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8313 calling conventions, how the personality function results are
8314 represented in LLVM IR is target specific.
8315
8316 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8317 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8318 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8319 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8320 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8321 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8322 unwinding continues further up the call stack.
8323
8324 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8325
8326 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8327    of an '``invoke``' instruction.
8328 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8329    first non-PHI instruction.
8330 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8331    pad block.
8332 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8333    '``landingpad``' instruction.
8334
8335 Example:
8336 """"""""
8337
8338 .. code-block:: llvm
8339
8340       ;; A landing pad which can catch an integer.
8341       %res = landingpad { i8*, i32 }
8342                catch i8** @_ZTIi
8343       ;; A landing pad that is a cleanup.
8344       %res = landingpad { i8*, i32 }
8345                cleanup
8346       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8347       %res = landingpad { i8*, i32 }
8348                catch i8** @_ZTIi
8349                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8350
8351 .. _i_cleanuppad:
8352
8353 '``cleanuppad``' Instruction
8354 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8355
8356 Syntax:
8357 """""""
8358
8359 ::
8360
8361       <resultval> = cleanuppad <resultty> [<args>*]
8362
8363 Overview:
8364 """""""""
8365
8366 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8367 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8368 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8369 transfer control to run cleanup actions.
8370 The ``args`` correspond to whatever additional
8371 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8372 execute the cleanup.
8373 The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8374
8375 Arguments:
8376 """"""""""
8377
8378 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8379 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8380
8381 Semantics:
8382 """"""""""
8383
8384 The '``cleanuppad``' instruction defines the values which are set by the
8385 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8386 therefore the "result type" of the ``cleanuppad`` instruction. As with
8387 calling conventions, how the personality function results are
8388 represented in LLVM IR is target specific.
8389
8390 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8391 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8392 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8393
8394 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8395
8396 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8397    an exceptional instruction.
8398 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8399    first non-PHI instruction.
8400 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8401    cleanup block.
8402 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8403    '``cleanuppad``' instruction.
8404 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8405    ``catchret`` without first executing a ``cleanupret`` and a subsequent
8406    ``catchpad``.
8407 -  It is undefined behavior for control to transfer from a ``cleanuppad`` to a
8408    ``ret`` without first executing a ``cleanupret``.
8409
8410 Example:
8411 """"""""
8412
8413 .. code-block:: llvm
8414
8415       %res = cleanuppad { i8*, i32 } [label %nextaction]
8416
8417 .. _intrinsics:
8418
8419 Intrinsic Functions
8420 ===================
8421
8422 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8423 have well known names and semantics and are required to follow certain
8424 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8425 for the LLVM language that does not require changing all of the
8426 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8427 reader/writer, the parser, etc...).
8428
8429 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8430 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8431 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8432 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8433 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8434 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8435 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8436 are added that they be documented here.
8437
8438 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8439 represents a family of functions that perform the same operation but on
8440 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8441 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8442 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8443 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8444 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8445 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8446 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8447 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8448 argument or the result.
8449
8450 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8451 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8452 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8453 whose type is matched against another type do not. For example, the
8454 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8455 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8456 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8457 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8458 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8459 type is matched against the return type, it does not require its own
8460 name suffix.
8461
8462 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8463 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8464
8465 .. _int_varargs:
8466
8467 Variable Argument Handling Intrinsics
8468 -------------------------------------
8469
8470 Variable argument support is defined in LLVM with the
8471 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8472 functions. These functions are related to the similarly named macros
8473 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8474
8475 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8476 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8477 does not define what this type is, so all transformations should be
8478 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8479
8480 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8481 variable argument handling intrinsic functions are used.
8482
8483 .. code-block:: llvm
8484
8485     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8486     ; it is merely an i8*.
8487     %struct.va_list = type { i8* }
8488
8489     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8490     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8491
8492     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8493       ; Initialize variable argument processing
8494       %ap = alloca %struct.va_list
8495       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8496       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8497
8498       ; Read a single integer argument
8499       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8500
8501       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8502       %aq = alloca i8*
8503       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8504       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8505       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8506
8507       ; Stop processing of arguments.
8508       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8509       ret i32 %tmp
8510     }
8511
8512     declare void @llvm.va_start(i8*)
8513     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8514     declare void @llvm.va_end(i8*)
8515
8516 .. _int_va_start:
8517
8518 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8519 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8520
8521 Syntax:
8522 """""""
8523
8524 ::
8525
8526       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8527
8528 Overview:
8529 """""""""
8530
8531 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8532 subsequent use by ``va_arg``.
8533
8534 Arguments:
8535 """"""""""
8536
8537 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8538
8539 Semantics:
8540 """"""""""
8541
8542 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8543 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8544 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8545 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8546 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8547 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8548 that out.
8549
8550 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8552
8553 Syntax:
8554 """""""
8555
8556 ::
8557
8558       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8559
8560 Overview:
8561 """""""""
8562
8563 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8564 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8565
8566 Arguments:
8567 """"""""""
8568
8569 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8570
8571 Semantics:
8572 """"""""""
8573
8574 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8575 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8576 element to which the argument points. Calls to
8577 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8578 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8579 ``llvm.va_end``.
8580
8581 .. _int_va_copy:
8582
8583 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8585
8586 Syntax:
8587 """""""
8588
8589 ::
8590
8591       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8592
8593 Overview:
8594 """""""""
8595
8596 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8597 from the source argument list to the destination argument list.
8598
8599 Arguments:
8600 """"""""""
8601
8602 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8603 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8604
8605 Semantics:
8606 """"""""""
8607
8608 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8609 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8610 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8611 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8612 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8613
8614 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8615 --------------------------------------
8616
8617 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8618 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8619 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8620 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8621
8622 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8623 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8624 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8625 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8626 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8627 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8628
8629 Experimental Statepoint Intrinsics
8630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8631
8632 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8633 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8634 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8635 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8636 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8637 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8638 described in :doc:`Statepoints`.
8639
8640 .. _int_gcroot:
8641
8642 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8644
8645 Syntax:
8646 """""""
8647
8648 ::
8649
8650       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8651
8652 Overview:
8653 """""""""
8654
8655 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8656 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8657
8658 Arguments:
8659 """"""""""
8660
8661 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8662 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8663 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8664 root.
8665
8666 Semantics:
8667 """"""""""
8668
8669 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8670 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8671 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8672 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8673 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8674
8675 .. _int_gcread:
8676
8677 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8678 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8679
8680 Syntax:
8681 """""""
8682
8683 ::
8684
8685       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8686
8687 Overview:
8688 """""""""
8689
8690 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8691 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8692 barriers.
8693
8694 Arguments:
8695 """"""""""
8696
8697 The second argument is the address to read from, which should be an
8698 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8699 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8700 runtime (otherwise null).
8701
8702 Semantics:
8703 """"""""""
8704
8705 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8706 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8707 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8708 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8709 algorithm <gc>`.
8710
8711 .. _int_gcwrite:
8712
8713 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8715
8716 Syntax:
8717 """""""
8718
8719 ::
8720
8721       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8722
8723 Overview:
8724 """""""""
8725
8726 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8727 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8728 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8729
8730 Arguments:
8731 """"""""""
8732
8733 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8734 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8735 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8736 object, Obj may be null.
8737
8738 Semantics:
8739 """"""""""
8740
8741 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8742 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8743 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8744 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8745 algorithm <gc>`.
8746
8747 Code Generator Intrinsics
8748 -------------------------
8749
8750 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8751 may only be implemented with code generator support.
8752
8753 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8755
8756 Syntax:
8757 """""""
8758
8759 ::
8760
8761       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8762
8763 Overview:
8764 """""""""
8765
8766 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8767 target-specific value indicating the return address of the current
8768 function or one of its callers.
8769
8770 Arguments:
8771 """"""""""
8772
8773 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8774 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8775 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8776 value.
8777
8778 Semantics:
8779 """"""""""
8780
8781 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8782 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8783 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8784 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8785 used for debugging purposes.
8786
8787 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8788 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8789 of the obvious source-language caller.
8790
8791 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8792 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8793
8794 Syntax:
8795 """""""
8796
8797 ::
8798
8799       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8800
8801 Overview:
8802 """""""""
8803
8804 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8805 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8806
8807 Arguments:
8808 """"""""""
8809
8810 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8811 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8812 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8813 value.
8814
8815 Semantics:
8816 """"""""""
8817
8818 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8819 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8820 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8821 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8822 used for debugging purposes.
8823
8824 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8825 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8826 of the obvious source-language caller.
8827
8828 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8829 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8830
8831 Syntax:
8832 """""""
8833
8834 ::
8835
8836       declare void @llvm.localescape(...)
8837       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8838
8839 Overview:
8840 """""""""
8841
8842 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8843 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8844 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8845 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8846
8847 Arguments:
8848 """"""""""
8849
8850 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8851 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8852 once, and it can only do so from the entry block.
8853
8854 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8855 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8856 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8857 other modules.
8858
8859 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8860 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8861 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8862 pointer in platform-specific ways.
8863
8864 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8865 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8866
8867 Semantics:
8868 """"""""""
8869
8870 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8871 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8872 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8873 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8874 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8875 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8876 '``llvm.localrecover``'.
8877
8878 .. _int_read_register:
8879 .. _int_write_register:
8880
8881 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8883
8884 Syntax:
8885 """""""
8886
8887 ::
8888
8889       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8890       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8891       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8892       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8893       !0 = !{!"sp\00"}
8894
8895 Overview:
8896 """""""""
8897
8898 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8899 provides access to the named register. The register must be valid on
8900 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8901 with the register being read.
8902
8903 Semantics:
8904 """"""""""
8905
8906 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8907 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8908 the current value of the register, where possible.
8909
8910 This is useful to implement named register global variables that need
8911 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8912 bare-metal programs including OS kernels.
8913
8914 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8915 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8916 allocatable registers are not supported.
8917
8918 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8919 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8920 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8921 registers.
8922
8923 .. _int_stacksave:
8924
8925 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8927
8928 Syntax:
8929 """""""
8930
8931 ::
8932
8933       declare i8* @llvm.stacksave()
8934
8935 Overview:
8936 """""""""
8937
8938 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8939 of the function stack, for use with
8940 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8941 implementing language features like scoped automatic variable sized
8942 arrays in C99.
8943
8944 Semantics:
8945 """"""""""
8946
8947 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8948 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8949 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8950 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8951 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8952 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8953 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8954
8955 .. _int_stackrestore:
8956
8957 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8958 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8959
8960 Syntax:
8961 """""""
8962
8963 ::
8964
8965       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8966
8967 Overview:
8968 """""""""
8969
8970 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8971 the function stack to the state it was in when the corresponding
8972 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8973 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8974 sized arrays in C99.
8975
8976 Semantics:
8977 """"""""""
8978
8979 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8980
8981 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8982 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8983
8984 Syntax:
8985 """""""
8986
8987 ::
8988
8989       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8990
8991 Overview:
8992 """""""""
8993
8994 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8995 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
8996 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
8997 its performance characteristics.
8998
8999 Arguments:
9000 """"""""""
9001
9002 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9003 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9004 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9005 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9006 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9007 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9008 arguments must be constant integers.
9009
9010 Semantics:
9011 """"""""""
9012
9013 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9014 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9015 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9016 the processor cache for better performance.
9017
9018 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9020
9021 Syntax:
9022 """""""
9023
9024 ::
9025
9026       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9027
9028 Overview:
9029 """""""""
9030
9031 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9032 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9033 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9034 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9035 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9036 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9037 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9038 allow correlations of simulation runs.
9039
9040 Arguments:
9041 """"""""""
9042
9043 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9044
9045 Semantics:
9046 """"""""""
9047
9048 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9049 that do not support this intrinsic may ignore it.
9050
9051 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9052 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9053
9054 Syntax:
9055 """""""
9056
9057 ::
9058
9059       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9060
9061 Overview:
9062 """""""""
9063
9064 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9065 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9066 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9067 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9068 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9069 timings.
9070
9071 Semantics:
9072 """"""""""
9073
9074 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9075 memory. Implementations are allowed to either return a application
9076 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9077 is lowered to a constant 0.
9078
9079 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9080 running at and the host platform.
9081
9082 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9083 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9084
9085 Syntax:
9086 """""""
9087
9088 ::
9089
9090       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9091
9092 Overview:
9093 """""""""
9094
9095 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9096 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9097 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9098 flushes the instruction cache.
9099
9100 Semantics:
9101 """"""""""
9102
9103 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9104 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9105 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9106 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9107 privileges.
9108
9109 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9110 time library.
9111
9112 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9113 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9114
9115 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9117
9118 Syntax:
9119 """""""
9120
9121 ::
9122
9123       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9124                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9125
9126 Overview:
9127 """""""""
9128
9129 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9130 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9131 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9132 program at runtime.
9133
9134 Arguments:
9135 """"""""""
9136
9137 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9138 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9139 (mangled) function name for a set of counters.
9140
9141 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9142 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9143 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9144 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9145 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9146
9147 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9148 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9149
9150 Semantics:
9151 """"""""""
9152
9153 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9154 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9155 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9156 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9157 the ``llvm-profdata`` tool.
9158
9159 Standard C Library Intrinsics
9160 -----------------------------
9161
9162 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9163 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9164 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9165 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9166
9167 .. _int_memcpy:
9168
9169 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9171
9172 Syntax:
9173 """""""
9174
9175 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9176 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9177 support all bit widths however.
9178
9179 ::
9180
9181       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9182                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9183       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9184                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9185
9186 Overview:
9187 """""""""
9188
9189 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9190 source location to the destination location.
9191
9192 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9193 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9194 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9195
9196 Arguments:
9197 """"""""""
9198
9199 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9200 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9201 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9202 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9203 boolean indicating a volatile access.
9204
9205 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9206 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9207 are aligned to that boundary.
9208
9209 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9210 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9211 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9212
9213 Semantics:
9214 """"""""""
9215
9216 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9217 source location to the destination location, which are not allowed to
9218 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9219 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9220 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9221
9222 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9224
9225 Syntax:
9226 """""""
9227
9228 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9229 bit width and for different address space. Not all targets support all
9230 bit widths however.
9231
9232 ::
9233
9234       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9235                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9236       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9237                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9238
9239 Overview:
9240 """""""""
9241
9242 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9243 source location to the destination location. It is similar to the
9244 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9245 overlap.
9246
9247 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9248 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9249 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9250
9251 Arguments:
9252 """"""""""
9253
9254 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9255 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9256 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9257 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9258 boolean indicating a volatile access.
9259
9260 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9261 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9262 aligned to that boundary.
9263
9264 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9265 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9266 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9267
9268 Semantics:
9269 """"""""""
9270
9271 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9272 source location to the destination location, which may overlap. It
9273 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9274 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9275 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9276
9277 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9278 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9279
9280 Syntax:
9281 """""""
9282
9283 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9284 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9285 support all bit widths.
9286
9287 ::
9288
9289       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9290                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9291       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9292                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9293
9294 Overview:
9295 """""""""
9296
9297 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9298 particular byte value.
9299
9300 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9301 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9302 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9303
9304 Arguments:
9305 """"""""""
9306
9307 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9308 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9309 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9310 argument is the known alignment of the destination location.
9311
9312 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9313 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9314 that boundary.
9315
9316 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9317 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9318 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9319
9320 Semantics:
9321 """"""""""
9322
9323 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9324 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9325 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9326 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9327
9328 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9330
9331 Syntax:
9332 """""""
9333
9334 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9335 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9336 all types however.
9337
9338 ::
9339
9340       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9341       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9342       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9343       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9344       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9345
9346 Overview:
9347 """""""""
9348
9349 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9350 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9351 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9352 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9353 because there is no need to worry about errno being set).
9354 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9355
9356 Arguments:
9357 """"""""""
9358
9359 The argument and return value are floating point numbers of the same
9360 type.
9361
9362 Semantics:
9363 """"""""""
9364
9365 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9366 nonnegative floating point number.
9367
9368 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9370
9371 Syntax:
9372 """""""
9373
9374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9375 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9376 all types however.
9377
9378 ::
9379
9380       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9381       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9382       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9383       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9384       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9385
9386 Overview:
9387 """""""""
9388
9389 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9390 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9391 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9392 used, the second argument remains a scalar integer value.
9393
9394 Arguments:
9395 """"""""""
9396
9397 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9398 raise to that power.
9399
9400 Semantics:
9401 """"""""""
9402
9403 This function returns the first value raised to the second power with an
9404 unspecified sequence of rounding operations.
9405
9406 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9407 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9408
9409 Syntax:
9410 """""""
9411
9412 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9413 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9414 all types however.
9415
9416 ::
9417
9418       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9419       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9420       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9421       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9422       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9423
9424 Overview:
9425 """""""""
9426
9427 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9428
9429 Arguments:
9430 """"""""""
9431
9432 The argument and return value are floating point numbers of the same
9433 type.
9434
9435 Semantics:
9436 """"""""""
9437
9438 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9439 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9440 conditions in the same way.
9441
9442 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9444
9445 Syntax:
9446 """""""
9447
9448 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9449 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9450 all types however.
9451
9452 ::
9453
9454       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9455       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9456       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9457       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9458       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9459
9460 Overview:
9461 """""""""
9462
9463 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9464
9465 Arguments:
9466 """"""""""
9467
9468 The argument and return value are floating point numbers of the same
9469 type.
9470
9471 Semantics:
9472 """"""""""
9473
9474 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9475 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9476 conditions in the same way.
9477
9478 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9479 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9480
9481 Syntax:
9482 """""""
9483
9484 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9485 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9486 all types however.
9487
9488 ::
9489
9490       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9491       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9492       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9493       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9494       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9495
9496 Overview:
9497 """""""""
9498
9499 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9500 specified (positive or negative) power.
9501
9502 Arguments:
9503 """"""""""
9504
9505 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9506 to raise to that power.
9507
9508 Semantics:
9509 """"""""""
9510
9511 This function returns the first value raised to the second power,
9512 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9513 handles error conditions in the same way.
9514
9515 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9516 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9517
9518 Syntax:
9519 """""""
9520
9521 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9522 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9523 all types however.
9524
9525 ::
9526
9527       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9528       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9529       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9530       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9531       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9532
9533 Overview:
9534 """""""""
9535
9536 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9537
9538 Arguments:
9539 """"""""""
9540
9541 The argument and return value are floating point numbers of the same
9542 type.
9543
9544 Semantics:
9545 """"""""""
9546
9547 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9548 would, and handles error conditions in the same way.
9549
9550 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9552
9553 Syntax:
9554 """""""
9555
9556 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9557 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9558 all types however.
9559
9560 ::
9561
9562       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9563       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9564       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9565       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9566       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9567
9568 Overview:
9569 """""""""
9570
9571 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9572
9573 Arguments:
9574 """"""""""
9575
9576 The argument and return value are floating point numbers of the same
9577 type.
9578
9579 Semantics:
9580 """"""""""
9581
9582 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9583 would, and handles error conditions in the same way.
9584
9585 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9587
9588 Syntax:
9589 """""""
9590
9591 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9592 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9593 all types however.
9594
9595 ::
9596
9597       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9598       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9599       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9600       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9601       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9602
9603 Overview:
9604 """""""""
9605
9606 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9607
9608 Arguments:
9609 """"""""""
9610
9611 The argument and return value are floating point numbers of the same
9612 type.
9613
9614 Semantics:
9615 """"""""""
9616
9617 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9618 would, and handles error conditions in the same way.
9619
9620 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9621 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9622
9623 Syntax:
9624 """""""
9625
9626 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9627 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9628 all types however.
9629
9630 ::
9631
9632       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9633       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9634       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9635       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9636       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9637
9638 Overview:
9639 """""""""
9640
9641 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9642
9643 Arguments:
9644 """"""""""
9645
9646 The argument and return value are floating point numbers of the same
9647 type.
9648
9649 Semantics:
9650 """"""""""
9651
9652 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9653 would, and handles error conditions in the same way.
9654
9655 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9656 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9657
9658 Syntax:
9659 """""""
9660
9661 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9662 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9663 all types however.
9664
9665 ::
9666
9667       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9668       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9669       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9670       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9671       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9672
9673 Overview:
9674 """""""""
9675
9676 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9677
9678 Arguments:
9679 """"""""""
9680
9681 The argument and return value are floating point numbers of the same
9682 type.
9683
9684 Semantics:
9685 """"""""""
9686
9687 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9688 would, and handles error conditions in the same way.
9689
9690 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9692
9693 Syntax:
9694 """""""
9695
9696 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9697 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9698 all types however.
9699
9700 ::
9701
9702       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9703       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9704       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9705       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9706       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9707
9708 Overview:
9709 """""""""
9710
9711 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9712 operation.
9713
9714 Arguments:
9715 """"""""""
9716
9717 The argument and return value are floating point numbers of the same
9718 type.
9719
9720 Semantics:
9721 """"""""""
9722
9723 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9724 would, and does not set errno.
9725
9726 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9727 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9728
9729 Syntax:
9730 """""""
9731
9732 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9733 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9734 all types however.
9735
9736 ::
9737
9738       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9739       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9740       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9741       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9742       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9743
9744 Overview:
9745 """""""""
9746
9747 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9748 operand.
9749
9750 Arguments:
9751 """"""""""
9752
9753 The argument and return value are floating point numbers of the same
9754 type.
9755
9756 Semantics:
9757 """"""""""
9758
9759 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9760 would, and handles error conditions in the same way.
9761
9762 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9763 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9764
9765 Syntax:
9766 """""""
9767
9768 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9769 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9770 all types however.
9771
9772 ::
9773
9774       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9775       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9776       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9777       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9778       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9779
9780 Overview:
9781 """""""""
9782
9783 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9784 arguments.
9785
9786
9787 Arguments:
9788 """"""""""
9789
9790 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9791 type.
9792
9793 Semantics:
9794 """"""""""
9795
9796 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9797 fmin.
9798
9799 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9800 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9801 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9802 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9803
9804 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9805 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9806
9807 Syntax:
9808 """""""
9809
9810 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9811 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9812 all types however.
9813
9814 ::
9815
9816       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9817       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9818       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9819       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9820       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9821
9822 Overview:
9823 """""""""
9824
9825 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9826 arguments.
9827
9828
9829 Arguments:
9830 """"""""""
9831
9832 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9833 type.
9834
9835 Semantics:
9836 """"""""""
9837 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9838 fmax.
9839
9840 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9841 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9842 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9843 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9844
9845 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9846 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9847
9848 Syntax:
9849 """""""
9850
9851 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9852 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9853 all types however.
9854
9855 ::
9856
9857       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9858       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9859       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9860       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9861       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9862
9863 Overview:
9864 """""""""
9865
9866 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9867 first operand and the sign of the second operand.
9868
9869 Arguments:
9870 """"""""""
9871
9872 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9873 type.
9874
9875 Semantics:
9876 """"""""""
9877
9878 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9879 functions would, and handles error conditions in the same way.
9880
9881 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9883
9884 Syntax:
9885 """""""
9886
9887 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9888 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9889 all types however.
9890
9891 ::
9892
9893       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9894       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9895       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9896       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9897       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9898
9899 Overview:
9900 """""""""
9901
9902 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9903
9904 Arguments:
9905 """"""""""
9906
9907 The argument and return value are floating point numbers of the same
9908 type.
9909
9910 Semantics:
9911 """"""""""
9912
9913 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9914 would, and handles error conditions in the same way.
9915
9916 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9918
9919 Syntax:
9920 """""""
9921
9922 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9923 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9924 all types however.
9925
9926 ::
9927
9928       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9929       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9930       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9931       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9932       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9933
9934 Overview:
9935 """""""""
9936
9937 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9938
9939 Arguments:
9940 """"""""""
9941
9942 The argument and return value are floating point numbers of the same
9943 type.
9944
9945 Semantics:
9946 """"""""""
9947
9948 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9949 would, and handles error conditions in the same way.
9950
9951 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9953
9954 Syntax:
9955 """""""
9956
9957 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9958 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9959 all types however.
9960
9961 ::
9962
9963       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9964       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9965       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9966       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9967       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9968
9969 Overview:
9970 """""""""
9971
9972 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9973 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9974
9975 Arguments:
9976 """"""""""
9977
9978 The argument and return value are floating point numbers of the same
9979 type.
9980
9981 Semantics:
9982 """"""""""
9983
9984 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9985 would, and handles error conditions in the same way.
9986
9987 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9989
9990 Syntax:
9991 """""""
9992
9993 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9994 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9995 all types however.
9996
9997 ::
9998
9999       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10000       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10001       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10002       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10003       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10004
10005 Overview:
10006 """""""""
10007
10008 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10009 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10010 operand isn't an integer.
10011
10012 Arguments:
10013 """"""""""
10014
10015 The argument and return value are floating point numbers of the same
10016 type.
10017
10018 Semantics:
10019 """"""""""
10020
10021 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10022 would, and handles error conditions in the same way.
10023
10024 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10025 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10026
10027 Syntax:
10028 """""""
10029
10030 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10031 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10032 all types however.
10033
10034 ::
10035
10036       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10037       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10038       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10039       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10040       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10041
10042 Overview:
10043 """""""""
10044
10045 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10046 nearest integer.
10047
10048 Arguments:
10049 """"""""""
10050
10051 The argument and return value are floating point numbers of the same
10052 type.
10053
10054 Semantics:
10055 """"""""""
10056
10057 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10058 functions would, and handles error conditions in the same way.
10059
10060 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10062
10063 Syntax:
10064 """""""
10065
10066 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10067 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10068 all types however.
10069
10070 ::
10071
10072       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10073       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10074       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10075       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10076       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10077
10078 Overview:
10079 """""""""
10080
10081 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10082 nearest integer.
10083
10084 Arguments:
10085 """"""""""
10086
10087 The argument and return value are floating point numbers of the same
10088 type.
10089
10090 Semantics:
10091 """"""""""
10092
10093 This function returns the same values as the libm ``round``
10094 functions would, and handles error conditions in the same way.
10095
10096 Bit Manipulation Intrinsics
10097 ---------------------------
10098
10099 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10100 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10101
10102 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10103 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10104
10105 Syntax:
10106 """""""
10107
10108 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10109 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10110
10111 ::
10112
10113       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10114       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10115       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10116
10117 Overview:
10118 """""""""
10119
10120 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10121 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10122 These are useful for performing operations on data that is not in the
10123 target's native byte order.
10124
10125 Semantics:
10126 """"""""""
10127
10128 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10129 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10130 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10131 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10132 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10133 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10134 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10135 respectively).
10136
10137 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10138 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10139
10140 Syntax:
10141 """""""
10142
10143 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10144 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10145 support all bit widths or vector types, however.
10146
10147 ::
10148
10149       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10150       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10151       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10152       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10153       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10154       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10155
10156 Overview:
10157 """""""""
10158
10159 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10160 in a value.
10161
10162 Arguments:
10163 """"""""""
10164
10165 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10166 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10167 match the argument type.
10168
10169 Semantics:
10170 """"""""""
10171
10172 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10173 each element of a vector.
10174
10175 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10176 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10177
10178 Syntax:
10179 """""""
10180
10181 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10182 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10183 targets support all bit widths or vector types, however.
10184
10185 ::
10186
10187       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10188       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10189       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10190       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10191       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10192       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10193
10194 Overview:
10195 """""""""
10196
10197 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10198 leading zeros in a variable.
10199
10200 Arguments:
10201 """"""""""
10202
10203 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10204 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10205 type must match the first argument type.
10206
10207 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10208 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10209 defined result. Historically some architectures did not provide a
10210 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10211 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10212
10213 Semantics:
10214 """"""""""
10215
10216 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10217 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10218 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10219 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10220 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10221
10222 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10223 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10224
10225 Syntax:
10226 """""""
10227
10228 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10229 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10230 support all bit widths or vector types, however.
10231
10232 ::
10233
10234       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10235       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10236       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10237       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10238       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10239       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10240
10241 Overview:
10242 """""""""
10243
10244 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10245 trailing zeros.
10246
10247 Arguments:
10248 """"""""""
10249
10250 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10251 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10252 type must match the first argument type.
10253
10254 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10255 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10256 defined result. Historically some architectures did not provide a
10257 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10258 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10259
10260 Semantics:
10261 """"""""""
10262
10263 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10264 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10265 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10266 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10267 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10268
10269 .. _int_overflow:
10270
10271 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10272 -----------------------------------
10273
10274 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10275
10276 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10278
10279 Syntax:
10280 """""""
10281
10282 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10283 on any integer bit width.
10284
10285 ::
10286
10287       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10288       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10289       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10290
10291 Overview:
10292 """""""""
10293
10294 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10295 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10296 occurred during the signed summation.
10297
10298 Arguments:
10299 """"""""""
10300
10301 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10302 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10303 bit width. The second element of the result structure must be of type
10304 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10305 addition.
10306
10307 Semantics:
10308 """"""""""
10309
10310 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10311 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10312 first element of which is the signed summation, and the second element
10313 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10314 overflow.
10315
10316 Examples:
10317 """""""""
10318
10319 .. code-block:: llvm
10320
10321       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10322       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10323       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10324       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10325
10326 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10328
10329 Syntax:
10330 """""""
10331
10332 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10333 on any integer bit width.
10334
10335 ::
10336
10337       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10338       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10339       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10340
10341 Overview:
10342 """""""""
10343
10344 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10345 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10346 occurred during the unsigned summation.
10347
10348 Arguments:
10349 """"""""""
10350
10351 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10352 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10353 bit width. The second element of the result structure must be of type
10354 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10355 addition.
10356
10357 Semantics:
10358 """"""""""
10359
10360 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10361 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10362 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10363 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10364
10365 Examples:
10366 """""""""
10367
10368 .. code-block:: llvm
10369
10370       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10371       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10372       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10373       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10374
10375 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10376 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10377
10378 Syntax:
10379 """""""
10380
10381 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10382 on any integer bit width.
10383
10384 ::
10385
10386       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10387       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10388       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10389
10390 Overview:
10391 """""""""
10392
10393 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10394 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10395 overflow occurred during the signed subtraction.
10396
10397 Arguments:
10398 """"""""""
10399
10400 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10401 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10402 bit width. The second element of the result structure must be of type
10403 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10404 subtraction.
10405
10406 Semantics:
10407 """"""""""
10408
10409 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10410 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10411 first element of which is the subtraction, and the second element of
10412 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10413 overflow.
10414
10415 Examples:
10416 """""""""
10417
10418 .. code-block:: llvm
10419
10420       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10421       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10422       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10423       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10424
10425 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10426 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10427
10428 Syntax:
10429 """""""
10430
10431 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10432 on any integer bit width.
10433
10434 ::
10435
10436       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10437       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10438       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10439
10440 Overview:
10441 """""""""
10442
10443 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10444 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10445 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10446
10447 Arguments:
10448 """"""""""
10449
10450 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10451 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10452 bit width. The second element of the result structure must be of type
10453 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10454 subtraction.
10455
10456 Semantics:
10457 """"""""""
10458
10459 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10460 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10461 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10462 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10463 overflow.
10464
10465 Examples:
10466 """""""""
10467
10468 .. code-block:: llvm
10469
10470       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10471       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10472       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10473       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10474
10475 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10476 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10477
10478 Syntax:
10479 """""""
10480
10481 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10482 on any integer bit width.
10483
10484 ::
10485
10486       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10487       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10488       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10489
10490 Overview:
10491 """""""""
10492
10493 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10494 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10495 overflow occurred during the signed multiplication.
10496
10497 Arguments:
10498 """"""""""
10499
10500 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10501 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10502 bit width. The second element of the result structure must be of type
10503 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10504 multiplication.
10505
10506 Semantics:
10507 """"""""""
10508
10509 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10510 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10511 the first element of which is the multiplication, and the second element
10512 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10513 overflow.
10514
10515 Examples:
10516 """""""""
10517
10518 .. code-block:: llvm
10519
10520       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10521       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10522       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10523       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10524
10525 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10527
10528 Syntax:
10529 """""""
10530
10531 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10532 on any integer bit width.
10533
10534 ::
10535
10536       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10537       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10538       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10539
10540 Overview:
10541 """""""""
10542
10543 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10544 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10545 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10546
10547 Arguments:
10548 """"""""""
10549
10550 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10551 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10552 bit width. The second element of the result structure must be of type
10553 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10554 multiplication.
10555
10556 Semantics:
10557 """"""""""
10558
10559 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10560 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10561 the first element of which is the multiplication, and the second
10562 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10563 resulted in an overflow.
10564
10565 Examples:
10566 """""""""
10567
10568 .. code-block:: llvm
10569
10570       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10571       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10572       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10573       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10574
10575 Specialised Arithmetic Intrinsics
10576 ---------------------------------
10577
10578 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10580
10581 Syntax:
10582 """""""
10583
10584 ::
10585
10586       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10587       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10588
10589 Overview:
10590 """""""""
10591
10592 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10593 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10594 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10595 defined by IEEE-754-2008 to be:
10596
10597 ::
10598
10599       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10600       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10601       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10602
10603 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10604 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10605 according to section 6.2.
10606
10607 Examples of non-canonical encodings:
10608
10609 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10610   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10611 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10612   encodings.
10613 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10614   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10615   a zero of the same sign by this operation.
10616
10617 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10618 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10619 quiet NaN result.
10620
10621 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10622 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10623 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10624 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10625
10626 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10627
10628 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10629 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10630   to ``(x == y)``
10631
10632 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10633 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10634
10635 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10636 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10637 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10638 usual methods.
10639
10640 The canonicalization operation may be optimized away if:
10641
10642 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10643   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10644 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10645   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
10646
10647 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10648 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10649
10650 Syntax:
10651 """""""
10652
10653 ::
10654
10655       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10656       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10657
10658 Overview:
10659 """""""""
10660
10661 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10662 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10663 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10664 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10665 and add instructions.
10666
10667 Arguments:
10668 """"""""""
10669
10670 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10671 multiplicands, a and b, and an addend c.
10672
10673 Semantics:
10674 """"""""""
10675
10676 The expression:
10677
10678 ::
10679
10680       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10681
10682 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10683 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10684 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10685 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10686 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10687 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10688
10689 Examples:
10690 """""""""
10691
10692 .. code-block:: llvm
10693
10694       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10695
10696
10697 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10699
10700 Syntax:
10701 """""""
10702 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10703
10704 .. code-block:: llvm
10705
10706       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10707
10708
10709 Overview:
10710 """""""""
10711
10712 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10713 treating them both as unsigned integers.
10714
10715 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10716 treating them both as signed integers.
10717
10718 .. note::
10719
10720     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10721     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10722     recommended for users to create them manually.
10723
10724 Arguments:
10725 """"""""""
10726
10727 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10728
10729 Semantics:
10730 """"""""""
10731
10732 The expression::
10733
10734     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10735
10736 is equivalent to::
10737
10738     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10739     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10740     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10741     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10742
10743 Similarly the expression::
10744
10745     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10746
10747 is equivalent to::
10748
10749     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10750     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10751     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10752     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10753
10754
10755 Half Precision Floating Point Intrinsics
10756 ----------------------------------------
10757
10758 For most target platforms, half precision floating point is a
10759 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10760 but does not support computation in the format.
10761
10762 This means that code must first load the half-precision floating point
10763 value as an i16, then convert it to float with
10764 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10765 then be performed on the float value (including extending to double
10766 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10767 if needed, then converted to i16 with
10768 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10769 i16 value.
10770
10771 .. _int_convert_to_fp16:
10772
10773 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10774 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10775
10776 Syntax:
10777 """""""
10778
10779 ::
10780
10781       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10782       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10783
10784 Overview:
10785 """""""""
10786
10787 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10788 conventional floating point type to half precision floating point format.
10789
10790 Arguments:
10791 """"""""""
10792
10793 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10794 converted.
10795
10796 Semantics:
10797 """"""""""
10798
10799 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10800 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10801 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10802
10803 Examples:
10804 """""""""
10805
10806 .. code-block:: llvm
10807
10808       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10809       store i16 %res, i16* @x, align 2
10810
10811 .. _int_convert_from_fp16:
10812
10813 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10815
10816 Syntax:
10817 """""""
10818
10819 ::
10820
10821       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10822       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10823
10824 Overview:
10825 """""""""
10826
10827 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10828 conversion from half precision floating point format to single precision
10829 floating point format.
10830
10831 Arguments:
10832 """"""""""
10833
10834 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10835 converted.
10836
10837 Semantics:
10838 """"""""""
10839
10840 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10841 conversion from half single precision floating point format to single
10842 precision floating point format. The input half-float value is
10843 represented by an ``i16`` value.
10844
10845 Examples:
10846 """""""""
10847
10848 .. code-block:: llvm
10849
10850       %a = load i16, i16* @x, align 2
10851       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10852
10853 .. _dbg_intrinsics:
10854
10855 Debugger Intrinsics
10856 -------------------
10857
10858 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10859 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10860 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10861 document.
10862
10863 Exception Handling Intrinsics
10864 -----------------------------
10865
10866 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10867 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10868 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10869
10870 .. _int_trampoline:
10871
10872 Trampoline Intrinsics
10873 ---------------------
10874
10875 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10876 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10877 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10878 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10879 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10880 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10881 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10882 extension.
10883
10884 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10885 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10886 It can be created as follows:
10887
10888 .. code-block:: llvm
10889
10890       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10891       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10892       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10893       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10894       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10895
10896 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10897 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10898
10899 .. _int_it:
10900
10901 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10902 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10903
10904 Syntax:
10905 """""""
10906
10907 ::
10908
10909       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10910
10911 Overview:
10912 """""""""
10913
10914 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10915 turning it into a trampoline.
10916
10917 Arguments:
10918 """"""""""
10919
10920 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10921 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10922 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10923 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10924 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10925 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10926 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10927 bitcast to an ``i8*``.
10928
10929 Semantics:
10930 """"""""""
10931
10932 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10933 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10934 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10935 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10936 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10937 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10938 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10939 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10940 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10941 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10942 modified, then the effect of any later call to the returned function
10943 pointer is undefined.
10944
10945 .. _int_at:
10946
10947 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10948 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10949
10950 Syntax:
10951 """""""
10952
10953 ::
10954
10955       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10956
10957 Overview:
10958 """""""""
10959
10960 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10961 a trampoline (passed as ``tramp``).
10962
10963 Arguments:
10964 """"""""""
10965
10966 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10967 code filled in by a previous call to
10968 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10969
10970 Semantics:
10971 """"""""""
10972
10973 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10974 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10975 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10976 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10977 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10978
10979 .. _int_mload_mstore:
10980
10981 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10982 ---------------------------------------
10983
10984 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.
10985
10986 .. _int_mload:
10987
10988 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10989 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10990
10991 Syntax:
10992 """""""
10993 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10994
10995 ::
10996
10997       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10998       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10999
11000 Overview:
11001 """""""""
11002
11003 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.
11004
11005
11006 Arguments:
11007 """"""""""
11008
11009 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.
11010
11011
11012 Semantics:
11013 """"""""""
11014
11015 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.
11016 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.
11017
11018
11019 ::
11020
11021        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11022
11023        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11024        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11025        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11026
11027 .. _int_mstore:
11028
11029 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11030 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11031
11032 Syntax:
11033 """""""
11034 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
11035
11036 ::
11037
11038        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11039        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11040
11041 Overview:
11042 """""""""
11043
11044 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.
11045
11046 Arguments:
11047 """"""""""
11048
11049 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.
11050
11051
11052 Semantics:
11053 """"""""""
11054
11055 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.
11056 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.
11057
11058 ::
11059
11060        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11061
11062        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11063        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11064        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11065        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11066
11067
11068 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11069 -------------------------------------------
11070
11071 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.
11072
11073 .. _int_mgather:
11074
11075 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11076 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11077
11078 Syntax:
11079 """""""
11080 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.
11081
11082 ::
11083
11084       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11085       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11086
11087 Overview:
11088 """""""""
11089
11090 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.
11091
11092
11093 Arguments:
11094 """"""""""
11095
11096 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.
11097
11098
11099 Semantics:
11100 """"""""""
11101
11102 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.
11103 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.
11104
11105
11106 ::
11107
11108        %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>)
11109
11110        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11111        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11112        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11113        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11114        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11115
11116        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11117        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11118        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11119        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11120
11121        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11122        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11123        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11124        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11125
11126 .. _int_mscatter:
11127
11128 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11129 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11130
11131 Syntax:
11132 """""""
11133 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.
11134
11135 ::
11136
11137        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
11138        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11139
11140 Overview:
11141 """""""""
11142
11143 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.
11144
11145 Arguments:
11146 """"""""""
11147
11148 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.
11149
11150
11151 Semantics:
11152 """"""""""
11153
11154 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.
11155
11156 ::
11157
11158        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11159        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11160
11161        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11162        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11163        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11164        ..
11165        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11166        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11167        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11168        ..
11169        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11170        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11171        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11172        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11173        ..
11174        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11175
11176
11177 Memory Use Markers
11178 ------------------
11179
11180 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11181 memory objects and ranges where variables are immutable.
11182
11183 .. _int_lifestart:
11184
11185 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11187
11188 Syntax:
11189 """""""
11190
11191 ::
11192
11193       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11194
11195 Overview:
11196 """""""""
11197
11198 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11199 object's lifetime.
11200
11201 Arguments:
11202 """"""""""
11203
11204 The first argument is a constant integer representing the size of the
11205 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11206 to the object.
11207
11208 Semantics:
11209 """"""""""
11210
11211 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11212 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11213 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11214 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11215
11216 .. _int_lifeend:
11217
11218 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11220
11221 Syntax:
11222 """""""
11223
11224 ::
11225
11226       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11227
11228 Overview:
11229 """""""""
11230
11231 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11232 object's lifetime.
11233
11234 Arguments:
11235 """"""""""
11236
11237 The first argument is a constant integer representing the size of the
11238 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11239 to the object.
11240
11241 Semantics:
11242 """"""""""
11243
11244 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11245 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11246 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11247 object following this intrinsic may be removed as dead.
11248
11249 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11250 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11251
11252 Syntax:
11253 """""""
11254
11255 ::
11256
11257       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11258
11259 Overview:
11260 """""""""
11261
11262 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11263 a memory object will not change.
11264
11265 Arguments:
11266 """"""""""
11267
11268 The first argument is a constant integer representing the size of the
11269 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11270 to the object.
11271
11272 Semantics:
11273 """"""""""
11274
11275 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11276 the return value, the referenced memory location is constant and
11277 unchanging.
11278
11279 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11281
11282 Syntax:
11283 """""""
11284
11285 ::
11286
11287       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11288
11289 Overview:
11290 """""""""
11291
11292 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11293 memory object are mutable.
11294
11295 Arguments:
11296 """"""""""
11297
11298 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11299 The second argument is a constant integer representing the size of the
11300 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11301 pointer to the object.
11302
11303 Semantics:
11304 """"""""""
11305
11306 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11307
11308 General Intrinsics
11309 ------------------
11310
11311 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11312 purpose.
11313
11314 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11315 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11316
11317 Syntax:
11318 """""""
11319
11320 ::
11321
11322       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11323
11324 Overview:
11325 """""""""
11326
11327 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11328
11329 Arguments:
11330 """"""""""
11331
11332 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11333 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11334 source file name, and the last argument is the line number.
11335
11336 Semantics:
11337 """"""""""
11338
11339 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11340 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11341 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11342 ignored by code generation and optimization.
11343
11344 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11345 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11346
11347 Syntax:
11348 """""""
11349
11350 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11351 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11352 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11353 '``0``'.
11354
11355 ::
11356
11357       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11358       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11359       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11360       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11361       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11362
11363 Overview:
11364 """""""""
11365
11366 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11367
11368 Arguments:
11369 """"""""""
11370
11371 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11372 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11373 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11374 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11375
11376 Semantics:
11377 """"""""""
11378
11379 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11380 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11381 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11382 generation and optimization.
11383
11384 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11385 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11386
11387 Syntax:
11388 """""""
11389
11390 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11391 any integer bit width.
11392
11393 ::
11394
11395       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11396       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11397       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11398       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11399       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11400
11401 Overview:
11402 """""""""
11403
11404 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11405
11406 Arguments:
11407 """"""""""
11408
11409 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11410 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11411 global string which is the source file name, and the last argument is
11412 the line number. It returns the value of the first argument.
11413
11414 Semantics:
11415 """"""""""
11416
11417 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11418 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11419 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11420 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11421
11422 '``llvm.trap``' Intrinsic
11423 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11424
11425 Syntax:
11426 """""""
11427
11428 ::
11429
11430       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11431
11432 Overview:
11433 """""""""
11434
11435 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11436
11437 Arguments:
11438 """"""""""
11439
11440 None.
11441
11442 Semantics:
11443 """"""""""
11444
11445 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11446 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11447 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11448
11449 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11450 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11451
11452 Syntax:
11453 """""""
11454
11455 ::
11456
11457       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11458
11459 Overview:
11460 """""""""
11461
11462 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11463
11464 Arguments:
11465 """"""""""
11466
11467 None.
11468
11469 Semantics:
11470 """"""""""
11471
11472 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11473 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11474 debugger.
11475
11476 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11478
11479 Syntax:
11480 """""""
11481
11482 ::
11483
11484       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11485
11486 Overview:
11487 """""""""
11488
11489 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11490 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11491 is placed on the stack before local variables.
11492
11493 Arguments:
11494 """"""""""
11495
11496 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11497 The first argument is the value loaded from the stack guard
11498 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11499 enough space to hold the value of the guard.
11500
11501 Semantics:
11502 """"""""""
11503
11504 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11505 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11506 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11507 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11508 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11509 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11510 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11511
11512 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11514
11515 Syntax:
11516 """""""
11517
11518 ::
11519
11520       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11521
11522 Overview:
11523 """""""""
11524
11525 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11526 created stack protector and if they are not equal calls the
11527 ``__stack_chk_fail()`` function.
11528
11529 Arguments:
11530 """"""""""
11531
11532 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11533 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11534
11535 Semantics:
11536 """"""""""
11537
11538 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11539 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11540 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11541
11542 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11543 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11544 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11545 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11546 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11547 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11548 codegen after the tail call decision has occurred.
11549
11550 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11552
11553 Syntax:
11554 """""""
11555
11556 ::
11557
11558       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11559       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11560
11561 Overview:
11562 """""""""
11563
11564 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11565 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11566 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11567 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11568 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11569 other object.
11570
11571 Arguments:
11572 """"""""""
11573
11574 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11575 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11576 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11577 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11578 only accepts constants.
11579
11580 Semantics:
11581 """"""""""
11582
11583 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11584 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11585 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11586 on the ``min`` argument).
11587
11588 '``llvm.expect``' Intrinsic
11589 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11590
11591 Syntax:
11592 """""""
11593
11594 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11595 integer bit width.
11596
11597 ::
11598
11599       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11600       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11601       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11602
11603 Overview:
11604 """""""""
11605
11606 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11607 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11608
11609 Arguments:
11610 """"""""""
11611
11612 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11613 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11614 constant value, variables are not allowed.
11615
11616 Semantics:
11617 """"""""""
11618
11619 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11620
11621 .. _int_assume:
11622
11623 '``llvm.assume``' Intrinsic
11624 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11625
11626 Syntax:
11627 """""""
11628
11629 ::
11630
11631       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11632
11633 Overview:
11634 """""""""
11635
11636 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11637 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11638 of the code.
11639
11640 Arguments:
11641 """"""""""
11642
11643 The condition which the optimizer may assume is always true.
11644
11645 Semantics:
11646 """"""""""
11647
11648 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11649 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11650 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11651 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11652 violated during execution, the behavior is undefined.
11653
11654 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11655 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11656 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11657 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11658 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11659 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11660 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11661 optimizer.
11662
11663 .. _bitset.test:
11664
11665 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11666 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11667
11668 Syntax:
11669 """""""
11670
11671 ::
11672
11673       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11674
11675
11676 Arguments:
11677 """"""""""
11678
11679 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11680 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11681
11682 Overview:
11683 """""""""
11684
11685 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11686 member of the given bitset.
11687
11688 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11690
11691 Syntax:
11692 """""""
11693
11694 ::
11695
11696       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11697
11698 Overview:
11699 """""""""
11700
11701 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11702 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11703 with an invoke instruction.
11704
11705 Arguments:
11706 """"""""""
11707
11708 None.
11709
11710 Semantics:
11711 """"""""""
11712
11713 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11714 by codegen.
11715
11716 Stack Map Intrinsics
11717 --------------------
11718
11719 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11720 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11721 are described in :doc:`StackMaps`.