add fast-math-flags to 'call' instructions (PR21290)
[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 into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
243
244 .. _linkage_appending:
245
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253 ``extern_weak``
254     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
255     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
256     instead of being an undefined reference.
257 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
258     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
259     functions with different semantics. Other languages, such as
260     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
261     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
262     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
263     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
264     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
265 ``external``
266     If none of the above identifiers are used, the global is externally
267     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
268     resolve external symbol references.
269
270 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
271 other than ``external`` or ``extern_weak``.
272
273 .. _callingconv:
274
275 Calling Conventions
276 -------------------
277
278 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
279 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
280 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
281 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
282 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
283 added in the future:
284
285 "``ccc``" - The C calling convention
286     This calling convention (the default if no other calling convention
287     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
288     convention supports varargs function calls and tolerates some
289     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
290     the function (as does normal C).
291 "``fastcc``" - The fast calling convention
292     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
293     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
294     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
295     code for the target, without having to conform to an externally
296     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
297     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
298     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
299     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
300     match the prototype of the function definition.
301 "``coldcc``" - The cold calling convention
302     This calling convention attempts to make code in the caller as
303     efficient as possible under the assumption that the call is not
304     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
305     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
306     This calling convention does not support varargs and requires the
307     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
308     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
309     calls for inlining.
310 "``cc 10``" - GHC convention
311     This calling convention has been implemented specifically for use by
312     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
313     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
314     by disabling callee save registers. This calling convention should
315     not be used lightly but only for specific situations such as an
316     alternative to the *register pinning* performance technique often
317     used when implementing functional programming languages. At the
318     moment only X86 supports this convention and it has the following
319     limitations:
320
321     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
322        floating point types are supported.
323     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
324        floating point parameters.
325
326     This calling convention supports `tail call
327     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
328     caller and callee are using it.
329 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
330     This calling convention has been implemented specifically for use by
331     the `High-Performance Erlang
332     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
333     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
334     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
335     registers for argument passing than the ordinary C calling
336     convention and defines no callee-saved registers. The calling
337     convention properly supports `tail call
338     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
339     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
340     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
341     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
342     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
343     bit).
344 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
345     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
346     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
347     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
348     platform's customary return register.
349 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
350     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
351     sequence in place of a call site. This convention forces the call
352     arguments into registers but allows them to be dynamically
353     allocated. This can currently only be used with calls to
354     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
355     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
356 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
357     This calling convention attempts to make the code in the caller as
358     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
359     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
360     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
361     burden of saving and recovering a large register set before and after the
362     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
363     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
364     apply for values returned in callee-saved registers.
365
366     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
367       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
368       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
369
370     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
371     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
372     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
373     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
374     registers, which haven't already been saved by the caller. The
375     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
376     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
377     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
378     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
379     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
380     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
381
382     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
383     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
384     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
385     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
386     by other runtimes in the future too. The current implementation only
387     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
388     future.
389 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
390     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
391     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
392     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
393     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
394     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
395     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
396     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
397     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
398     returned in callee-saved registers.
399
400     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
401       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
402       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
403
404     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
405     that don't need to call out to any other functions.
406
407     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
408     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
409     experimental at this time.
410 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
411     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
412     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
413     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
414     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
415     sequence.
416
417     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
418     preserving as many registers as possible (all the registers that are
419     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
420
421     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
422     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
423     caller/callee-saved registers.
424
425     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
426     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
427
428     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
429       RDI and RAX.
430 "``cc <n>``" - Numbered convention
431     Any calling convention may be specified by number, allowing
432     target-specific calling conventions to be used. Target specific
433     calling conventions start at 64.
434
435 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
436 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
437 convention.
438
439 .. _visibilitystyles:
440
441 Visibility Styles
442 -----------------
443
444 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
445 styles:
446
447 "``default``" - Default style
448     On targets that use the ELF object file format, default visibility
449     means that the declaration is visible to other modules and, in
450     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
451     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
452     to other modules. Default visibility corresponds to "external
453     linkage" in the language.
454 "``hidden``" - Hidden style
455     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
456     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
457     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
458     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
459     library) can reference it directly.
460 "``protected``" - Protected style
461     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
462     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
463     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
464     cannot be overridden by another module.
465
466 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
467 visibility.
468
469 .. _dllstorageclass:
470
471 DLL Storage Classes
472 -------------------
473
474 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
475 DLL storage class:
476
477 ``dllimport``
478     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
479     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
480     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
481     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
482 ``dllexport``
483     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
484     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
485     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
486     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
487     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
488     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
489
490 .. _tls_model:
491
492 Thread Local Storage Models
493 ---------------------------
494
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
499
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
506
507 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
508
509 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
510 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
511 more information on under which circumstances the different models may
512 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
513 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
514
515 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
516 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
517
518 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
519 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
520
521 .. _namedtypes:
522
523 Structure Types
524 ---------------
525
526 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
527 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
528 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
529 to forward declare a type that is not yet available.
530
531 An example of an identified structure specification is:
532
533 .. code-block:: llvm
534
535     %mytype = type { %mytype*, i32 }
536
537 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
538 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
539
540 .. _globalvars:
541
542 Global Variables
543 ----------------
544
545 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
546 instead of run-time.
547
548 Global variable definitions must be initialized.
549
550 Global variables in other translation units can also be declared, in which
551 case they don't have an initializer.
552
553 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
554 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
555
556 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
557 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
558 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
559 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
560 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
561 variable.
562
563 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
564 constant, even if the final definition of the global is not. This
565 capability can be used to enable slightly better optimization of the
566 program, but requires the language definition to guarantee that
567 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
568 units that do not include the definition.
569
570 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
571 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
572 always define a pointer to their "content" type because they describe a
573 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
574 pointers.
575
576 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
577 that the address is not significant, only the content. Constants marked
578 like this can be merged with other constants if they have the same
579 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
580 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
581 whose address is significant.
582
583 A global variable may be declared to reside in a target-specific
584 numbered address space. For targets that support them, address spaces
585 may affect how optimizations are performed and/or what target
586 instructions are used to access the variable. The default address space
587 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
588
589 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
590 target supports it, it will emit globals to the section specified.
591 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
592 support.
593
594 By default, global initializers are optimized by assuming that global
595 variables defined within the module are not modified from their
596 initial values before the start of the global initializer. This is
597 true even for variables potentially accessible from outside the
598 module, including those with external linkage or appearing in
599 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
600 by marking the variable with ``externally_initialized``.
601
602 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
603 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
604 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
605 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
606 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
607 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
608 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
609 assume that the globals are densely packed in their section and try to
610 iterate over them as an array, alignment padding would break this
611 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
612
613 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
614
615 Variables and aliases can have a
616 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
617
618 Syntax::
619
620     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
621                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
622                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
623                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
624                          [, align <Alignment>]
625
626 For example, the following defines a global in a numbered address space
627 with an initializer, section, and alignment:
628
629 .. code-block:: llvm
630
631     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
632
633 The following example just declares a global variable
634
635 .. code-block:: llvm
636
637    @G = external global i32
638
639 The following example defines a thread-local global with the
640 ``initialexec`` TLS model:
641
642 .. code-block:: llvm
643
644     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
645
646 .. _functionstructure:
647
648 Functions
649 ---------
650
651 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
652 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
653 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
654 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
655 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
656 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
657 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
658 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
659 an optional section, an optional alignment,
660 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
661 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
662 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
663 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
664 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
665 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
666
667 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
668 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
669 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
670 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
671 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
672 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
673 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
674 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
675 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
676
677 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
678 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
679 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
680 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
681 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
682 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
683 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
684 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
685 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
686
687 The first basic block in a function is special in two ways: it is
688 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
689 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
690 the entry block of a function). Because the block can have no
691 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
692
693 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
694 target supports it, it will emit functions to the section specified.
695 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
696
697 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
698 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
699 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
700 is specified, the function is forced to have at least that much
701 alignment. All alignments must be a power of 2.
702
703 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
704 be significant and two identical functions can be merged.
705
706 Syntax::
707
708     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
709            [cconv] [ret attrs]
710            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
711            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
712            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
713            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
714
715 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
716 argument is of the following form:
717
718 Syntax::
719
720    <type> [parameter Attrs] [name]
721
722
723 .. _langref_aliases:
724
725 Aliases
726 -------
727
728 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
729 are just a new symbol and metadata for an existing position.
730
731 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
732 constant expression.
733
734 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
735 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
736 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
737
738 Syntax::
739
740     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
741
742 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
743 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
744 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
745
746 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
747 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
748 to the same content.
749
750 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
751 some can only be checked when producing an object file:
752
753 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
754   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
755
756 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
757   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
758   object file.
759
760 * No global value in the expression can be a declaration, since that
761   would require a relocation, which is not possible.
762
763 .. _langref_comdats:
764
765 Comdats
766 -------
767
768 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
769
770 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
771 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
772 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
773 aliasee computes to, if any.
774
775 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
776 choose between keys in two different object files.
777
778 Syntax::
779
780     $<Name> = comdat SelectionKind
781
782 The selection kind must be one of the following:
783
784 ``any``
785     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
786 ``exactmatch``
787     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
788     same data.
789 ``largest``
790     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
791 ``noduplicates``
792     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
793 ``samesize``
794     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
795     same amount of data.
796
797 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
798 ``any`` as a selection kind.
799
800 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
801 the COMDAT key's section is the largest:
802
803 .. code-block:: llvm
804
805    $foo = comdat largest
806    @foo = global i32 2, comdat($foo)
807
808    define void @bar() comdat($foo) {
809      ret void
810    }
811
812 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
813 the global name:
814
815 .. code-block:: llvm
816
817   $foo = comdat any
818   @foo = global i32 2, comdat
819
820
821 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
822 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
823 and another COMDAT section with selection kind
824 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
825 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
826
827 There are some restrictions on the properties of the global object.
828 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
829 targeting COFF.
830 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
831 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
832 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
833 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
834 if a collision occurs in the symbol table.
835
836 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
837 For example:
838
839 .. code-block:: llvm
840
841    $foo = comdat any
842    $bar = comdat any
843    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
844    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
845
846 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
847 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
848 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
849 sections.
850
851 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
852 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
853 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
854 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
855 is supplied to `llc`).
856
857 .. _namedmetadatastructure:
858
859 Named Metadata
860 --------------
861
862 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
863 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
864 operands for a named metadata.
865
866 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
867    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
868    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
869    are still valid, which allows any character to be part of a name.
870
871 Syntax::
872
873     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
874     !0 = !{!"zero"}
875     !1 = !{!"one"}
876     !2 = !{!"two"}
877     ; A named metadata.
878     !name = !{!0, !1, !2}
879
880 .. _paramattrs:
881
882 Parameter Attributes
883 --------------------
884
885 The return type and each parameter of a function type may have a set of
886 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
887 used to communicate additional information about the result or
888 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
889 of the function, not of the function type, so functions with different
890 parameter attributes can have the same function type.
891
892 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
893 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
894 For example:
895
896 .. code-block:: llvm
897
898     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
899     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
900     declare signext i8 @returns_signed_char()
901
902 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
903 ``readonly``) come immediately after the argument list.
904
905 Currently, only the following parameter attributes are defined:
906
907 ``zeroext``
908     This indicates to the code generator that the parameter or return
909     value should be zero-extended to the extent required by the target's
910     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
911     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
912 ``signext``
913     This indicates to the code generator that the parameter or return
914     value should be sign-extended to the extent required by the target's
915     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
916     the callee (for a return value).
917 ``inreg``
918     This indicates that this parameter or return value should be treated
919     in a special target-dependent fashion while emitting code for
920     a function call or return (usually, by putting it in a register as
921     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
922     two different kinds of registers). Use of this attribute is
923     target-specific.
924 ``byval``
925     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
926     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
927     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
928     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
929     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
930     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
931     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
932     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
933     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
934     values.
935
936     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
937     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
938     form and the known alignment of the pointer specified to the call
939     site. If the alignment is not specified, then the code generator
940     makes a target-specific assumption.
941
942 .. _attr_inalloca:
943
944 ``inalloca``
945
946     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
947     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
948     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
949     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
950     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
951     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
952
953     An argument allocation may be used by a call at most once because
954     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
955     used in conjunction with other attributes that affect argument
956     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
957     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
958     large aggregate return values, which means that frontend authors
959     must lower them with ``sret`` pointers.
960
961     When the call site is reached, the argument allocation must have
962     been the most recent stack allocation that is still live, or the
963     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
964     space after an argument allocation and before its call site, but it
965     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
966     <int_stackrestore>`.
967
968     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
969     attribute.
970
971 ``sret``
972     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
973     structure that is the return value of the function in the source
974     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
975     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
976     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
977     the first parameter. This is not a valid attribute for return
978     values.
979
980 ``align <n>``
981     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
982     have the specified alignment.
983
984     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
985     ``byval`` attribute.
986
987 .. _noalias:
988
989 ``noalias``
990     This indicates that objects accessed via pointer values
991     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
992     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
993     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
994     also has additional semantics described below. The caller shares the
995     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
996     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
997     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
998
999     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
1000     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1001
1002     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1003     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1004     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1005     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1006     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1007     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1008     storage for any other object accessible to the caller.
1009
1010 ``nocapture``
1011     This indicates that the callee does not make any copies of the
1012     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1013     attribute for return values.
1014
1015 .. _nest:
1016
1017 ``nest``
1018     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1019     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1020     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1021
1022 ``returned``
1023     This indicates that the function always returns the argument as its return
1024     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1025     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1026     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1027     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1028     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1029     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1030
1031 ``nonnull``
1032     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1033     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1034     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1035     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1036     is non-null.
1037
1038 ``dereferenceable(<n>)``
1039     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1040     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1041     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1042     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1043     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1044     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1045     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1046     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1047     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1048
1049 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1050     This indicates that the parameter or return value isn't both
1051     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1052     time. All non-null pointers tagged with
1053     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1054     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1055     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1056     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1057     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1058     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1059     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1060     pointer typed parameters.
1061
1062 .. _gc:
1063
1064 Garbage Collector Strategy Names
1065 --------------------------------
1066
1067 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1068 string:
1069
1070 .. code-block:: llvm
1071
1072     define void @f() gc "name" { ... }
1073
1074 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1075 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1076 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1077 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1078 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1079 which can interoperate with a collector provided externally.
1080
1081 .. _prefixdata:
1082
1083 Prefix Data
1084 -----------
1085
1086 Prefix data is data associated with a function which the code
1087 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1088 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1089 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1090 available through the function pointer while still allowing the
1091 function pointer to be called.
1092
1093 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1094 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1095 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1096 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1097 with a single ``i32``,
1098
1099 .. code-block:: llvm
1100
1101     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1102
1103 The prefix data can be referenced as,
1104
1105 .. code-block:: llvm
1106
1107     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1108     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1109     %b = load i32, i32* %a
1110
1111 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1112 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1113 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1114 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1115 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1116 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1117 data.
1118
1119 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1120 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1121 optimizers but will not be emitted in the object file.
1122
1123 .. _prologuedata:
1124
1125 Prologue Data
1126 -------------
1127
1128 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1129 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1130 function hot-patching and instrumentation.
1131
1132 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1133 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1134 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1135 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1136 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1137 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1138 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1139 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1140
1141 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1142 which encodes the ``nop`` instruction:
1143
1144 .. code-block:: llvm
1145
1146     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1147
1148 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1149 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1150 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1151
1152 .. code-block:: llvm
1153
1154     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1155
1156     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1157
1158 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1159 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1160 optimizers but will not be emitted in the object file.
1161
1162 .. _personalityfn:
1163
1164 Personality Function
1165 --------------------
1166
1167 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1168 to use for exception handling.
1169
1170 .. _attrgrp:
1171
1172 Attribute Groups
1173 ----------------
1174
1175 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1176 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1177 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1178 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1179 group will capture the important command line flags used to build that file.
1180
1181 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1182 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1183 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1184 different groups are merged.
1185
1186 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1187 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1188
1189 .. code-block:: llvm
1190
1191    ; Target-independent attributes:
1192    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1193
1194    ; Target-dependent attributes:
1195    attributes #1 = { "no-sse" }
1196
1197    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1198    define void @f() #0 #1 { ... }
1199
1200 .. _fnattrs:
1201
1202 Function Attributes
1203 -------------------
1204
1205 Function attributes are set to communicate additional information about
1206 a function. Function attributes are considered to be part of the
1207 function, not of the function type, so functions with different function
1208 attributes can have the same function type.
1209
1210 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1211 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1212 example:
1213
1214 .. code-block:: llvm
1215
1216     define void @f() noinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline { ... }
1218     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1219     define void @f() optsize { ... }
1220
1221 ``alignstack(<n>)``
1222     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1223     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1224     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1225     parentheses.
1226 ``alwaysinline``
1227     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1228     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1229     inlining size threshold for this caller.
1230 ``builtin``
1231     This indicates that the callee function at a call site should be
1232     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1233     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1234     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1235     attribute.
1236 ``cold``
1237     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1238     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1239     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1240     weight.
1241 ``convergent``
1242     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1243     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1244     Transformations that are execution model agnostic may not make the execution
1245     of a convergent operation control dependent on any additional values.
1246 ``inlinehint``
1247     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1248     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1249     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1250     inliner.
1251 ``jumptable``
1252     This attribute indicates that the function should be added to a
1253     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1254     references to this function should be replaced with a reference to the
1255     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1256     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1257     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1258     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1259 ``minsize``
1260     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1261     passes make choices that keep the code size of this function as small
1262     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1263     performance in order to minimize the size of the generated code.
1264 ``naked``
1265     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1266     function. This can have very system-specific consequences.
1267 ``nobuiltin``
1268     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1269     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1270     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1271     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1272     and on function declarations and definitions.
1273 ``noduplicate``
1274     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1275     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1276     within its parent function, but may not be duplicated within
1277     its parent function.
1278
1279     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1280     be an inlining candidate, provided that the call is not
1281     duplicated by inlining. That implies that the function has
1282     internal linkage and only has one call site, so the original
1283     call is dead after inlining.
1284 ``noimplicitfloat``
1285     This attributes disables implicit floating point instructions.
1286 ``noinline``
1287     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1288     function in any situation. This attribute may not be used together
1289     with the ``alwaysinline`` attribute.
1290 ``nonlazybind``
1291     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1292     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1293     startup time if the function is not called during program startup.
1294 ``noredzone``
1295     This attribute indicates that the code generator should not use a
1296     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1297 ``noreturn``
1298     This function attribute indicates that the function never returns
1299     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1300     function ever does dynamically return.
1301 ``norecurse``
1302     This function attribute indicates that the function does not call itself
1303     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1304     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1305 ``nounwind``
1306     This function attribute indicates that the function never raises an
1307     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1308     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1309     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1310     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1311     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1312 ``optnone``
1313     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1314     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1315     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1316     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1317     attribute; this attribute is also incompatible
1318     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1319
1320     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1321     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1322     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1323     candidates for inlining into the body of this function.
1324 ``optsize``
1325     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1326     passes make choices that keep the code size of this function low,
1327     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1328     long as they do not significantly impact runtime performance.
1329 ``readnone``
1330     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1331     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1332     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1333     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1334     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1335     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1336     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1337     the ``C++`` exception throwing methods.
1338
1339     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1340     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1341     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1342 ``readonly``
1343     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1344     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1345     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1346     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1347     state that may be set in the caller. A readonly function always
1348     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1349     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1350     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1351     methods.
1352
1353     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1354     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1355     the pointer points to.
1356 ``argmemonly``
1357     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1358     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1359     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1360     function can refer to memory only using pointers based on its function
1361     arguments.
1362     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1363     in order to specify that function reads only from its arguments.
1364 ``returns_twice``
1365     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1366     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1367     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1368     functions.
1369 ``safestack``
1370     This attribute indicates that
1371     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1372     protection is enabled for this function.
1373
1374     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1375     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1376     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1377     function will have a ``safestack`` attribute.
1378 ``sanitize_address``
1379     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1380     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1381 ``sanitize_memory``
1382     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1383     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1384 ``sanitize_thread``
1385     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1386     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1387 ``ssp``
1388     This attribute indicates that the function should emit a stack
1389     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1390     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1391     return from the function to see if it has been overwritten. A
1392     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1393     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1394
1395     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1396     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1397     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1398       ``ssp-buffer-size``.
1399
1400     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1401     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1402
1403     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1404     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1405     function will have an ``ssp`` attribute.
1406 ``sspreq``
1407     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1408     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1409     attribute.
1410
1411     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1412     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1413     The specific layout rules are:
1414
1415     #. Large arrays and structures containing large arrays
1416        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1417     #. Small arrays and structures containing small arrays
1418        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1419     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1420        protector.
1421
1422     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1423     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1424     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1425     an ``sspreq`` attribute.
1426 ``sspstrong``
1427     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1428     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1429     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1430     will enable protectors for functions with:
1431
1432     - Arrays of any size and type
1433     - Aggregates containing an array of any size and type.
1434     - Calls to alloca().
1435     - Local variables that have had their address taken.
1436
1437     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1438     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1439     The specific layout rules are:
1440
1441     #. Large arrays and structures containing large arrays
1442        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1443     #. Small arrays and structures containing small arrays
1444        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1445     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1446        protector.
1447
1448     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1449
1450     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1451     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1452     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1453 ``"thunk"``
1454     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1455     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1456     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1457     match the thunk target prototype.
1458 ``uwtable``
1459     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1460     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1461     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1462     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1463     units.
1464
1465
1466 .. _opbundles:
1467
1468 Operand Bundles
1469 ---------------
1470
1471 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1472 considered experimental at this time.
1473
1474 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1475 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1476 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1477 incorrect and will change program semantics.
1478
1479 Syntax::
1480
1481     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1482     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1483     bundle operand ::= SSA value
1484     tag ::= string constant
1485
1486 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1487 given function may be called from multiple places with different kinds
1488 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1489 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1490 callee being dispatched to.
1491
1492 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1493 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1494 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1495 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1496 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1497 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1498 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1499 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1500 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1501
1502 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1503   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1504 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1505   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1506   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overriden with
1507   callsite specific attributes.
1508 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1509   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1510   usual as long as they take into account the first two properties.
1511
1512 More specific types of operand bundles are described below.
1513
1514 Deoptimization Operand Bundles
1515 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1516
1517 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1518 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1519 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1520 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1521 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1522 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1523 out of scope for the language reference, but it usually involves
1524 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1525
1526 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1527 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1528 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1529 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1530 operand bundles do not capture their operands except during
1531 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1532 compiled frame.
1533
1534 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1535 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1536 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1537 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1538 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1539 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1540 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1541 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1542
1543 .. code-block:: llvm
1544
1545     define void @f() {
1546       call void @x()  ;; no deopt state
1547       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1548       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1549       ret void
1550     }
1551
1552     define void @g() {
1553       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1554       ret void
1555     }
1556
1557 will result in
1558
1559 .. code-block:: llvm
1560
1561     define void @g() {
1562       call void @x()  ;; still no deopt state
1563       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1564       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1565       ret void
1566     }
1567
1568 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1569 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1570 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1571 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1572 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1573
1574 .. _moduleasm:
1575
1576 Module-Level Inline Assembly
1577 ----------------------------
1578
1579 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1580 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1581 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1582 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1583
1584 .. code-block:: llvm
1585
1586     module asm "inline asm code goes here"
1587     module asm "more can go here"
1588
1589 The strings can contain any character by escaping non-printable
1590 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1591 two digit hex code for the number.
1592
1593 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1594 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1595
1596 .. _langref_datalayout:
1597
1598 Data Layout
1599 -----------
1600
1601 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1602 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1603 simply:
1604
1605 .. code-block:: llvm
1606
1607     target datalayout = "layout specification"
1608
1609 The *layout specification* consists of a list of specifications
1610 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1611 with a letter and may include other information after the letter to
1612 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1613 as follows:
1614
1615 ``E``
1616     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1617     the bits with the most significance have the lowest address
1618     location.
1619 ``e``
1620     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1621     is, the bits with the least significance have the lowest address
1622     location.
1623 ``S<size>``
1624     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1625     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1626     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1627     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1628     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1629     alignment promotions.
1630 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1631     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1632     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1633     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1634     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1635     in the range [1,2^23).
1636 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1637     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1638     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1639 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1640     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1641     ``<size>``.
1642 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1643     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1644     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1645     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1646     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1647     targets.
1648 ``a:<abi>:<pref>``
1649     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1650 ``m:<mangling>``
1651     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1652     options are
1653
1654     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1655     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1656     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1657       symbols get a ``_`` prefix.
1658     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1659       functions also get a suffix based on the frame size.
1660     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1661       prefix for ``__cdecl`` functions.
1662 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1663     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1664     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1665     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1666     this set are considered to support most general arithmetic operations
1667     efficiently.
1668
1669 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1670 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1671 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1672
1673 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1674 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1675 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1676 specifications are given in this list:
1677
1678 -  ``E`` - big endian
1679 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1680 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1681    same as the default address space.
1682 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1683 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1684 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1685 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1686 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1687 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1688    alignment of 64-bits
1689 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1690 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1691 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1692 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1693 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1694 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1695 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1696
1697 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1698 following rules:
1699
1700 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1701    that specification is used.
1702 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1703    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1704    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1705    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1706    given the default specifications above, the i7 type will use the
1707    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1708    alignment of i64 (largest specified).
1709 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1710    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1711    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1712    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1713
1714 The function of the data layout string may not be what you expect.
1715 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1716 the code generator should use.
1717
1718 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1719 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1720 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1721 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1722 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1723 don't specify the string, the default specifications will be used to
1724 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1725 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1726 these default specifications.
1727
1728 .. _langref_triple:
1729
1730 Target Triple
1731 -------------
1732
1733 A module may specify a target triple string that describes the target
1734 host. The syntax for the target triple is simply:
1735
1736 .. code-block:: llvm
1737
1738     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1739
1740 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1741 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1742
1743 ::
1744
1745     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1746     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1747
1748 This information is passed along to the backend so that it generates
1749 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1750 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1751
1752 .. _pointeraliasing:
1753
1754 Pointer Aliasing Rules
1755 ----------------------
1756
1757 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1758 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1759 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1760 to the following rules:
1761
1762 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1763    value it is *based* on.
1764 -  An address of a global variable is associated with the address range
1765    of the variable's storage.
1766 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1767    address range of the allocated storage.
1768 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1769    address.
1770 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1771    a function not defined within LLVM may be associated with address
1772    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1773    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1774    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1775
1776 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1777 following rules:
1778
1779 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1780    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1781 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1782    ``bitcast``.
1783 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1784    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1785    the pointer's value.
1786 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1787
1788 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1789 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1790
1791 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1792 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1793 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1794 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1795 alignment of the store.
1796
1797 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1798 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1799 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1800 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1801 alias analysis.
1802
1803 .. _volatile:
1804
1805 Volatile Memory Accesses
1806 ------------------------
1807
1808 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1809 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1810 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1811 volatile operations or change their order of execution relative to other
1812 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1813 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1814 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1815
1816 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1817 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1818 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1819 target-legal volatile load/store instructions.
1820
1821 .. admonition:: Rationale
1822
1823  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1824  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1825  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1826  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1827  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1828  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1829  do not violate the frontend's contract with the language.
1830
1831 .. _memmodel:
1832
1833 Memory Model for Concurrent Operations
1834 --------------------------------------
1835
1836 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1837 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1838 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1839 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1840
1841 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1842
1843 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1844 that
1845
1846 -  Is a superset of single-thread program order, and
1847 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1848    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1849    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1850    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1851    Constraints <ordering>`).
1852
1853 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1854 between a thread and signals executing inside that thread.
1855
1856 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1857 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1858 (defined) write operations (store instructions, atomic
1859 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1860 section, initialized globals are considered to have a write of the
1861 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1862 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1863 may see any write to the same byte, except:
1864
1865 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1866    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1867    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1868 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1869    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1870
1871 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1872
1873 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1874    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1875    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1876    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1877    synchronization.)
1878 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1879    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1880 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1881    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1882 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1883    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1884    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1885    constraints on how the choice is made.
1886 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1887
1888 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1889 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1890 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1891 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1892 than one instruction to read the series of bytes.
1893
1894 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1895 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1896 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1897 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1898 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1899 from an address, introducing a store can change a load that may see
1900 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1901
1902 .. _ordering:
1903
1904 Atomic Memory Ordering Constraints
1905 ----------------------------------
1906
1907 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1908 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1909 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1910 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1911 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1912 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1913 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1914 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1915 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1916 differently since they don't take an address. See that instruction's
1917 documentation for details.
1918
1919 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1920 :doc:`Atomics`.
1921
1922 ``unordered``
1923     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1924     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1925     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1926     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1927     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1928     to make them atomic in any interesting way.
1929 ``monotonic``
1930     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1931     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1932     address. All modification orders must be compatible with the
1933     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1934     orders can be combined to a global total order for the whole program
1935     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1936     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1937     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1938     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1939     happens before another atomic read of the same address, the later
1940     read must see the same value or a later value in the address's
1941     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1942     stronger) operations on the same address. If an address is written
1943     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1944     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1945     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1946     ``memory_order_relaxed``.
1947 ``acquire``
1948     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1949     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1950     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1951 ``release``
1952     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1953     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1954     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1955     complete description; see the C++0x definition of a release
1956     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1957     ``memory_order_release``.
1958 ``acq_rel`` (acquire+release)
1959     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1960     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1961 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1962     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1963     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1964     writes), there is a global total order on all
1965     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1966     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1967     modification orders of all the affected addresses. Each
1968     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1969     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1970     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1971
1972 .. _singlethread:
1973
1974 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1975 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1976 other operations running in the same thread (for example, in signal
1977 handlers).
1978
1979 .. _fastmath:
1980
1981 Fast-Math Flags
1982 ---------------
1983
1984 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1985 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1986 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1987 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1988
1989 ``nnan``
1990    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1991    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1992    NaNs, but the value of the result is undefined.
1993
1994 ``ninf``
1995    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1996    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1997    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1998
1999 ``nsz``
2000    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2001    argument or result as insignificant.
2002
2003 ``arcp``
2004    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2005    argument rather than perform division.
2006
2007 ``fast``
2008    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2009    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2010    flag implies all the others.
2011
2012 .. _uselistorder:
2013
2014 Use-list Order Directives
2015 -------------------------
2016
2017 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2018 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2019 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2020 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2021
2022 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2023 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2024 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2025
2026 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2027 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2028 function's scope.
2029
2030 :Syntax:
2031
2032 ::
2033
2034     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2035     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2036
2037 :Examples:
2038
2039 ::
2040
2041     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2042     entry:
2043       ; ... instructions ...
2044     bb:
2045       ; ... instructions ...
2046
2047       ; At function scope.
2048       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2049       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2050     }
2051
2052     ; At global scope.
2053     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2054     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2055     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2056     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2057
2058 .. _typesystem:
2059
2060 Type System
2061 ===========
2062
2063 The LLVM type system is one of the most important features of the
2064 intermediate representation. Being typed enables a number of
2065 optimizations to be performed on the intermediate representation
2066 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2067 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2068 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2069 not feasible to perform on normal three address code representations.
2070
2071 .. _t_void:
2072
2073 Void Type
2074 ---------
2075
2076 :Overview:
2077
2078
2079 The void type does not represent any value and has no size.
2080
2081 :Syntax:
2082
2083
2084 ::
2085
2086       void
2087
2088
2089 .. _t_function:
2090
2091 Function Type
2092 -------------
2093
2094 :Overview:
2095
2096
2097 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2098 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2099 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2100 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2101
2102 :Syntax:
2103
2104 ::
2105
2106       <returntype> (<parameter list>)
2107
2108 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2109 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2110 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2111 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2112 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2113 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2114
2115 :Examples:
2116
2117 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2119 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2121 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2122 | ``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. |
2123 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2124 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2125 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2126
2127 .. _t_firstclass:
2128
2129 First Class Types
2130 -----------------
2131
2132 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2133 Values of these types are the only ones which can be produced by
2134 instructions.
2135
2136 .. _t_single_value:
2137
2138 Single Value Types
2139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2140
2141 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2142
2143 .. _t_integer:
2144
2145 Integer Type
2146 """"""""""""
2147
2148 :Overview:
2149
2150 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2151 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2152 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2153
2154 :Syntax:
2155
2156 ::
2157
2158       iN
2159
2160 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2161 value.
2162
2163 Examples:
2164 *********
2165
2166 +----------------+------------------------------------------------+
2167 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2168 +----------------+------------------------------------------------+
2169 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2170 +----------------+------------------------------------------------+
2171 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2172 +----------------+------------------------------------------------+
2173
2174 .. _t_floating:
2175
2176 Floating Point Types
2177 """"""""""""""""""""
2178
2179 .. list-table::
2180    :header-rows: 1
2181
2182    * - Type
2183      - Description
2184
2185    * - ``half``
2186      - 16-bit floating point value
2187
2188    * - ``float``
2189      - 32-bit floating point value
2190
2191    * - ``double``
2192      - 64-bit floating point value
2193
2194    * - ``fp128``
2195      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2196
2197    * - ``x86_fp80``
2198      -  80-bit floating point value (X87)
2199
2200    * - ``ppc_fp128``
2201      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2202
2203 X86_mmx Type
2204 """"""""""""
2205
2206 :Overview:
2207
2208 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2209 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2210 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2211 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2212 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2213 of this type.
2214
2215 :Syntax:
2216
2217 ::
2218
2219       x86_mmx
2220
2221
2222 .. _t_pointer:
2223
2224 Pointer Type
2225 """"""""""""
2226
2227 :Overview:
2228
2229 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2230 commonly used to reference objects in memory.
2231
2232 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2233 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2234 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2235 are target-specific.
2236
2237 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2238 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2239
2240 :Syntax:
2241
2242 ::
2243
2244       <type> *
2245
2246 :Examples:
2247
2248 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2249 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2250 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2251 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2252 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2253 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2254 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2255
2256 .. _t_vector:
2257
2258 Vector Type
2259 """""""""""
2260
2261 :Overview:
2262
2263 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2264 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2265 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2266 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2267 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2268
2269 :Syntax:
2270
2271 ::
2272
2273       < <# elements> x <elementtype> >
2274
2275 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2276 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2277 of size zero are not allowed.
2278
2279 :Examples:
2280
2281 +-------------------+--------------------------------------------------+
2282 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2283 +-------------------+--------------------------------------------------+
2284 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2285 +-------------------+--------------------------------------------------+
2286 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2287 +-------------------+--------------------------------------------------+
2288 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2289 +-------------------+--------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_label:
2292
2293 Label Type
2294 ^^^^^^^^^^
2295
2296 :Overview:
2297
2298 The label type represents code labels.
2299
2300 :Syntax:
2301
2302 ::
2303
2304       label
2305
2306 .. _t_token:
2307
2308 Token Type
2309 ^^^^^^^^^^
2310
2311 :Overview:
2312
2313 The token type is used when a value is associated with an instruction
2314 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2315 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2316 :ref:`select <i_select>` of type token.
2317
2318 :Syntax:
2319
2320 ::
2321
2322       token
2323
2324
2325
2326 .. _t_metadata:
2327
2328 Metadata Type
2329 ^^^^^^^^^^^^^
2330
2331 :Overview:
2332
2333 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2334 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2335
2336 :Syntax:
2337
2338 ::
2339
2340       metadata
2341
2342 .. _t_aggregate:
2343
2344 Aggregate Types
2345 ^^^^^^^^^^^^^^^
2346
2347 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2348 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2349 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2350 aggregate types.
2351
2352 .. _t_array:
2353
2354 Array Type
2355 """"""""""
2356
2357 :Overview:
2358
2359 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2360 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2361 elements) and an underlying data type.
2362
2363 :Syntax:
2364
2365 ::
2366
2367       [<# elements> x <elementtype>]
2368
2369 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2370 be any type with a size.
2371
2372 :Examples:
2373
2374 +------------------+--------------------------------------+
2375 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2376 +------------------+--------------------------------------+
2377 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2378 +------------------+--------------------------------------+
2379 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2380 +------------------+--------------------------------------+
2381
2382 Here are some examples of multidimensional arrays:
2383
2384 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2385 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2386 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2387 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2388 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2389 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2390 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2391
2392 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2393 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2394 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2395 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2396 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2397 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2398 example.
2399
2400 .. _t_struct:
2401
2402 Structure Type
2403 """"""""""""""
2404
2405 :Overview:
2406
2407 The structure type is used to represent a collection of data members
2408 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2409 a size.
2410
2411 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2412 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2413 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2414 '``insertvalue``' instructions.
2415
2416 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2417 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2418 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2419 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2420 required to match what the underlying code generator expects.
2421
2422 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2423 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2424 identified types are always defined at the top level with a name.
2425 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2426 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2427 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2428
2429 :Syntax:
2430
2431 ::
2432
2433       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2434       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2435
2436 :Examples:
2437
2438 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2439 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2440 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2441 | ``{ 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``.  |
2442 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2443 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2444 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2445
2446 .. _t_opaque:
2447
2448 Opaque Structure Types
2449 """"""""""""""""""""""
2450
2451 :Overview:
2452
2453 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2454 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2455 notion of a forward declared structure.
2456
2457 :Syntax:
2458
2459 ::
2460
2461       %X = type opaque
2462       %52 = type opaque
2463
2464 :Examples:
2465
2466 +--------------+-------------------+
2467 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2468 +--------------+-------------------+
2469
2470 .. _constants:
2471
2472 Constants
2473 =========
2474
2475 LLVM has several different basic types of constants. This section
2476 describes them all and their syntax.
2477
2478 Simple Constants
2479 ----------------
2480
2481 **Boolean constants**
2482     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2483     of the ``i1`` type.
2484 **Integer constants**
2485     Standard integers (such as '4') are constants of the
2486     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2487     integer types.
2488 **Floating point constants**
2489     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2490     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2491     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2492     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2493     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2494     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2495     point <t_floating>` type.
2496 **Null pointer constants**
2497     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2498     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2499 **Token constants**
2500     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2501     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2502
2503 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2504 floating point constants. For example, the form
2505 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2506 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2507 constants are required (and the only time that they are generated by the
2508 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2509 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2510 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2511 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2512 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2513
2514 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2515 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2516 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2517 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2518 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2519 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2520 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2521 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2522 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2523 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2524 will only work if they match the long double format on your target.
2525 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2526 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2527 (sign bit at the left).
2528
2529 There are no constants of type x86_mmx.
2530
2531 .. _complexconstants:
2532
2533 Complex Constants
2534 -----------------
2535
2536 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2537 constants and smaller complex constants.
2538
2539 **Structure constants**
2540     Structure constants are represented with notation similar to
2541     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2542     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2543     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2544     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2545     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2546     must match those specified by the type.
2547 **Array constants**
2548     Array constants are represented with notation similar to array type
2549     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2550     square brackets (``[]``)). For example:
2551     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2552     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2553     match those specified by the type. As a special case, character array
2554     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2555     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2556 **Vector constants**
2557     Vector constants are represented with notation similar to vector
2558     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2559     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2560     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2561     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2562     elements must match those specified by the type.
2563 **Zero initialization**
2564     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2565     value to zero of *any* type, including scalar and
2566     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2567     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2568     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2569 **Metadata node**
2570     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2571     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2572     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2573     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2574     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2575     information such as debug info.
2576
2577 Global Variable and Function Addresses
2578 --------------------------------------
2579
2580 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2581 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2582 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2583 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2584 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2585 file:
2586
2587 .. code-block:: llvm
2588
2589     @X = global i32 17
2590     @Y = global i32 42
2591     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2592
2593 .. _undefvalues:
2594
2595 Undefined Values
2596 ----------------
2597
2598 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2599 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2600 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2601 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2602
2603 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2604 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2605 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2606 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2607
2608 .. code-block:: llvm
2609
2610       %A = add %X, undef
2611       %B = sub %X, undef
2612       %C = xor %X, undef
2613     Safe:
2614       %A = undef
2615       %B = undef
2616       %C = undef
2617
2618 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2619 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2620
2621 .. code-block:: llvm
2622
2623       %A = or %X, undef
2624       %B = and %X, undef
2625     Safe:
2626       %A = -1
2627       %B = 0
2628     Unsafe:
2629       %A = undef
2630       %B = undef
2631
2632 These logical operations have bits that are not always affected by the
2633 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2634 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2635 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2636 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2637 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2638 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2639 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2640 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2641
2642 .. code-block:: llvm
2643
2644       %A = select undef, %X, %Y
2645       %B = select undef, 42, %Y
2646       %C = select %X, %Y, undef
2647     Safe:
2648       %A = %X     (or %Y)
2649       %B = 42     (or %Y)
2650       %C = %Y
2651     Unsafe:
2652       %A = undef
2653       %B = undef
2654       %C = undef
2655
2656 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2657 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2658 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2659 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2660 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2661 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2662 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2663
2664 .. code-block:: llvm
2665
2666       %A = xor undef, undef
2667
2668       %B = undef
2669       %C = xor %B, %B
2670
2671       %D = undef
2672       %E = icmp slt %D, 4
2673       %F = icmp gte %D, 4
2674
2675     Safe:
2676       %A = undef
2677       %B = undef
2678       %C = undef
2679       %D = undef
2680       %E = undef
2681       %F = undef
2682
2683 This example points out that two '``undef``' operands are not
2684 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2685 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2686 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2687 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2688 its value over its "live range". This is true because the variable
2689 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2690 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2691 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2692 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2693 uses with" concept would not hold.
2694
2695 .. code-block:: llvm
2696
2697       %A = fdiv undef, %X
2698       %B = fdiv %X, undef
2699     Safe:
2700       %A = undef
2701     b: unreachable
2702
2703 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2704 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2705 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2706 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2707 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2708 However, in the second example, we can make a more aggressive
2709 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2710 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2711 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2712 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2713 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2714 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2715
2716 .. code-block:: llvm
2717
2718     a:  store undef -> %X
2719     b:  store %X -> undef
2720     Safe:
2721     a: <deleted>
2722     b: unreachable
2723
2724 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2725 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2726 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2727 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2728 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2729
2730 .. _poisonvalues:
2731
2732 Poison Values
2733 -------------
2734
2735 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2736 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2737 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2738 that results in undefined behavior.
2739
2740 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2741 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2742 the ``nsw`` flag.
2743
2744 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2745
2746 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2747 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2748    their dynamic predecessor basic block.
2749 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2750    in the dynamic callers of their functions.
2751 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2752    instructions that dynamically transfer control back to them.
2753 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2754    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2755    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2756 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2757    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2758    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2759    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2760 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2761    most recent preceding instruction with externally visible side
2762    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2763    operations <volatile>`.)
2764 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2765    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2766    multiple successors and the instruction is always executed when
2767    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2768    when control is transferred to another.
2769 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2770    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2771    be different if the terminator had transferred control to a different
2772    successor.
2773 -  Dependence is transitive.
2774
2775 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2776 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2777 on a poison value has undefined behavior.
2778
2779 Here are some examples:
2780
2781 .. code-block:: llvm
2782
2783     entry:
2784       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2785       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2786       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2787       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2788
2789       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2790       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2791
2792       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2793
2794       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2795       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2796       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2797       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2798
2799       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2800       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2801
2802     true:
2803       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2804                                            ; it has undefined behavior.
2805       br label %end
2806
2807     end:
2808       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2809                                            ; Both edges into this PHI are
2810                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2811                                            ; always results in a poison value.
2812
2813       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2814                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2815                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2816
2817       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2818                                            ; The same branch again, but this time the
2819                                            ; true block doesn't have side effects.
2820
2821     second_true:
2822       ; No side effects!
2823       ret void
2824
2825     second_end:
2826       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2827                                            ; on the store in %end. Also, it is
2828                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2829                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2830                                            ; behavior in this example).
2831
2832 .. _blockaddress:
2833
2834 Addresses of Basic Blocks
2835 -------------------------
2836
2837 ``blockaddress(@function, %block)``
2838
2839 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2840 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2841 Taking the address of the entry block is illegal.
2842
2843 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2844 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2845 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2846 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2847 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2848 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2849 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2850 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2851 instruction.
2852
2853 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2854 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2855
2856 .. _constantexprs:
2857
2858 Constant Expressions
2859 --------------------
2860
2861 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2862 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2863 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2864 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2865 The following is the syntax for constant expressions:
2866
2867 ``trunc (CST to TYPE)``
2868     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2869     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2870 ``zext (CST to TYPE)``
2871     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2872     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2873 ``sext (CST to TYPE)``
2874     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2875     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2876 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2877     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2878     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2879     must be floating point.
2880 ``fpext (CST to TYPE)``
2881     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2882     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2883     floating point.
2884 ``fptoui (CST to TYPE)``
2885     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2886     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2887     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2888     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2889     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2890 ``fptosi (CST to TYPE)``
2891     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2892     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2893     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2894     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2895     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2896 ``uitofp (CST to TYPE)``
2897     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2898     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2899     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2900     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2901     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2902 ``sitofp (CST to TYPE)``
2903     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2904     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2905     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2906     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2907     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2908 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2909     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2910     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2911     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2912     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2913 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2914     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2915     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2916     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2917     This one is *really* dangerous!
2918 ``bitcast (CST to TYPE)``
2919     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2920     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2921     instruction <i_bitcast>`.
2922 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2923     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2924     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2925     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2926 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2927     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2928     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2929     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2930     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2931 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2932     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2933 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2934     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2935 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2936     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2937 ``extractelement (VAL, IDX)``
2938     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2939     constants.
2940 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2941     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2942     constants.
2943 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2944     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2945     constants.
2946 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2947     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2948     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2949     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2950     least one index value must be specified.
2951 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2952     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2953     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2954     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2955     value must be specified.
2956 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2957     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2958     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2959     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2960     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2961     operations on floating point values are allowed).
2962
2963 Other Values
2964 ============
2965
2966 .. _inlineasmexprs:
2967
2968 Inline Assembler Expressions
2969 ----------------------------
2970
2971 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2972 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2973 represents the inline assembler as a template string (containing the
2974 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2975 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2976 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2977 stack conservatively.
2978
2979 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2980 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2981 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2982 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2983 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2984
2985 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2986 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2987 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2988 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2989 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2990 syntax known to LLVM.
2991
2992 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2993 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2994 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2995 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2996 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2997 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2998 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2999 assembly.
3000
3001 An example inline assembler expression is:
3002
3003 .. code-block:: llvm
3004
3005     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3006
3007 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3008 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3009 Thus, typically we have:
3010
3011 .. code-block:: llvm
3012
3013     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3014
3015 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3016 marked as having side effects. This is done through the use of the
3017 '``sideeffect``' keyword, like so:
3018
3019 .. code-block:: llvm
3020
3021     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3022
3023 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3024 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3025 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3026 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3027 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3028 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3029
3030 .. code-block:: llvm
3031
3032     call void asm alignstack "eieio", ""()
3033
3034 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3035 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3036 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3037 the only supported dialects. An example is:
3038
3039 .. code-block:: llvm
3040
3041     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3042
3043 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3044 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3045 keyword last.
3046
3047 Inline Asm Constraint String
3048 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3049
3050 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3051 more constraint codes.
3052
3053 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3054 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3055 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3056 second, etc.
3057
3058 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3059 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3060 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3061 clobbers. They cannot be intermingled.
3062
3063 There are also three different categories of constraint codes:
3064
3065 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3066   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3067   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3068 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3069   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3070   modes used by the target.
3071 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3072   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3073   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3074   proper range for the instruction you wish to use it with.
3075
3076 Output constraints
3077 """"""""""""""""""
3078
3079 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3080 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3081 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3082 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3083 below about indirect outputs).
3084
3085 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3086 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3087 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3088 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3089 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3090 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3091 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
3092 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3093 output).
3094
3095 Input constraints
3096 """""""""""""""""
3097
3098 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3099 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3100 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3101 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3102 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3103 contain the same value.
3104
3105 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3106 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3107 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3108 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3109 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3110 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3111 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3112 constraint).
3113
3114 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3115 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3116 (even when the other input has the same value).
3117
3118 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3119 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3120
3121 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3122 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3123 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3124 registers, and all of them passed to the inline asm.
3125
3126 However, this feature is often not as useful as you might think.
3127
3128 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3129 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3130 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3131 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3132 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3133 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3134
3135 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3136 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3137 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3138 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3139 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3140 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3141 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3142 use)
3143
3144 Indirect inputs and outputs
3145 """""""""""""""""""""""""""
3146
3147 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3148 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3149 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3150 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3151 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3152 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3153 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3154 memory location, instead of just read from it).
3155
3156 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3157 address of a variable as a value.
3158
3159 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3160 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3161 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3162 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3163 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3164 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3165 optimization passes. I would recommend not using it.)
3166
3167
3168 Clobber constraints
3169 """""""""""""""""""
3170
3171 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3172 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3173 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3174 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3175 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3176 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3177 output.
3178
3179
3180 Constraint Codes
3181 """"""""""""""""
3182 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3183
3184 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3185 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3186 (e.g. "``{eax}``").
3187
3188 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3189 GCC's constraint codes.
3190
3191 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3192 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3193 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3194
3195 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3196 inline asm constraint list:
3197
3198 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3199    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3200    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3201    constraint list.
3202
3203 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3204    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3205    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3206    constraint list will be chosen together.
3207
3208 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3209 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3210 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3211 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3212
3213 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3214 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3215 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3216 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3217 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3218 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3219 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3220 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3221 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3222 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3223 intended.)
3224
3225 Supported Constraint Code List
3226 """"""""""""""""""""""""""""""
3227
3228 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3229 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3230 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3231 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3232
3233 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3234
3235 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3236 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3237   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3238   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3239 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3240   immediate, or a relocatable value.
3241 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3242 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3243 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3244   useful to pass a label for an asm branch or call.
3245
3246   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3247      block without telling llvm about the control transfer???)
3248
3249 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3250
3251 Other constraints are target-specific:
3252
3253 AArch64:
3254
3255 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3256 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3257   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3258 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3259   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3260 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3261   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3262 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3263   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3264 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3265   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3266   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3267   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3268 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3269   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3270 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3271   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3272   well.)
3273 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3274 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3275 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3276
3277 AMDGPU:
3278
3279 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3280 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3281 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3282
3283
3284 All ARM modes:
3285
3286 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3287   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3288
3289 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3290
3291 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3292 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3293 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3294 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3295   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3296   print the inverted value).
3297 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3298   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3299   value).
3300 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3301 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3302 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3303 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3304 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3305   as ``r``.
3306 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3307   invalid.
3308 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3309   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3310 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3311   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3312 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3313   ``s0-s31``.
3314
3315 ARM's Thumb1 mode:
3316
3317 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3318 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3319 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3320   some amount.
3321 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3322 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3323 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3324 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3325 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3326 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3327 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3328 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3329   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3330 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3331   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3332 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3333   ``s0-s31``.
3334
3335
3336 Hexagon:
3337
3338 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3339   at the moment.
3340 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3341
3342 MSP430:
3343
3344 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3345
3346 MIPS:
3347
3348 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3349 - ``J``: An immediate integer zero.
3350 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3351 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3352 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3353 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3354 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3355 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3356   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3357 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3358   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3359   ``m``.
3360 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3361   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3362 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3363 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3364   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3365   argument modifier for compatibility with GCC.
3366 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3367   ``25``).
3368 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3369 - ``x``: Invalid.
3370
3371 NVPTX:
3372
3373 - ``b``: A 1-bit integer register.
3374 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3375 - ``r``: A 32-bit integer register.
3376 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3377 - ``f``: A 32-bit float register.
3378 - ``d``: A 64-bit float register.
3379
3380
3381 PowerPC:
3382
3383 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3384 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3385 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3386 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3387 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3388 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3389 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3390 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3391   constant.
3392 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3393   treated the same as ``m``.
3394 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3395 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3396   ``R1-R31``).
3397 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3398   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3399 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3400   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3401   altivec vector register (``V0-V31``).
3402
3403   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3404      is supposed to only use the altivec vector registers?
3405
3406 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3407 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3408 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3409   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3410 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3411   set.
3412
3413 Sparc:
3414
3415 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3416 - ``r``: A 32-bit integer register.
3417
3418 SystemZ:
3419
3420 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3421 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3422 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3423 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3424 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3425 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3426   ``m``, at the moment.
3427 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3428 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3429   address context evaluates as zero).
3430 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3431   (LLVM-specific)
3432 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3433
3434 X86:
3435
3436 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3437 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3438 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3439 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3440   0xffffffff.
3441 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3442 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3443 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3444 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3445 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3446 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3447 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3448   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3449   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3450 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3451   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3452 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3453 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3454   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3455 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3456 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3457 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3458   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3459   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3460   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3461 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3462 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3463   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3464   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3465   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3466   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3467   statement.
3468
3469 XCore:
3470
3471 - ``r``: A 32-bit integer register.
3472
3473
3474 .. _inline-asm-modifiers:
3475
3476 Asm template argument modifiers
3477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3478
3479 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3480 "``${0:n}``".
3481
3482 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3483 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3484 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3485 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3486
3487 Target-independent:
3488
3489 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3490   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3491 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3492   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3493 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3494   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3495
3496 AArch64:
3497
3498 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3499   instead of ``x30``, print ``w30``.
3500 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3501 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3502   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3503   ``v*``.
3504
3505 AMDGPU:
3506
3507 - ``r``: No effect.
3508
3509 ARM:
3510
3511 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3512   register).
3513 - ``P``: No effect.
3514 - ``q``: No effect.
3515 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3516   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3517 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3518   prefix.
3519 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3520 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3521   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3522 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3523   register of a two-register operand.
3524 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3525   register of a two-register operand.
3526 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3527   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3528   to ``R``.)
3529
3530   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3531      of a two-register operand.
3532
3533 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3534 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3535 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3536   adornment.
3537
3538 Hexagon:
3539
3540 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3541   has been allocated consecutively to the first.
3542
3543   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3544      nothing that ensures that happens, is there?
3545
3546 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3547   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3548
3549 MSP430:
3550
3551 No additional modifiers.
3552
3553 MIPS:
3554
3555 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3556 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3557 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3558 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3559 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3560 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3561   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3562
3563   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3564
3565 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3566   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3567
3568   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3569
3570 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3571   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3572   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3573   ``M``.)
3574 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3575   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3576   constraint.
3577
3578 NVPTX:
3579
3580 - ``r``: No effect.
3581
3582 PowerPC:
3583
3584 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3585   has been allocated consecutively to the first.
3586
3587   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3588      nothing that ensures that happens, is there?
3589
3590 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3591   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3592 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3593   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3594 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3595   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3596   always print nothing)
3597 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3598   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3599
3600 Sparc:
3601
3602 - ``r``: No effect.
3603
3604 SystemZ:
3605
3606 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3607 target-independent modifiers.
3608
3609 X86:
3610
3611 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3612   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3613 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3614 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3615   operand.
3616 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3617   memory operand.
3618 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3619   operand.
3620 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3621   operand.
3622 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3623   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3624 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3625   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3626   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3627   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3628 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3629 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3630   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3631
3632 XCore:
3633
3634 No additional modifiers.
3635
3636
3637 Inline Asm Metadata
3638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3639
3640 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3641 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3642 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3643 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3644 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3645 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3646 it. For example:
3647
3648 .. code-block:: llvm
3649
3650     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3651     ...
3652     !42 = !{ i32 1234567 }
3653
3654 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3655 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3656 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3657 occurs on.
3658
3659 .. _metadata:
3660
3661 Metadata
3662 ========
3663
3664 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3665 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3666 code generator. One example application of metadata is source-level
3667 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3668
3669 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3670 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3671
3672 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3673
3674 .. _metadata-string:
3675
3676 Metadata Nodes and Metadata Strings
3677 -----------------------------------
3678
3679 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3680 contain any character by escaping non-printable characters with
3681 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3682 "``!"test\00"``".
3683
3684 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3685 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3686 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3687 their operand. For example:
3688
3689 .. code-block:: llvm
3690
3691     !{ !"test\00", i32 10}
3692
3693 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3694
3695 .. code-block:: llvm
3696
3697     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3698
3699 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3700 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3701 when metadata operands change.
3702
3703 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3704 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3705 example:
3706
3707 .. code-block:: llvm
3708
3709     !foo = !{!4, !3}
3710
3711 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3712 function is using two metadata arguments:
3713
3714 .. code-block:: llvm
3715
3716     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3717
3718 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3719 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3720
3721 .. code-block:: llvm
3722
3723     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3724
3725 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3726 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3727
3728 .. code-block:: llvm
3729
3730     define void @foo() !dbg !22 {
3731       ret void
3732     }
3733
3734 More information about specific metadata nodes recognized by the
3735 optimizers and code generator is found below.
3736
3737 .. _specialized-metadata:
3738
3739 Specialized Metadata Nodes
3740 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3741
3742 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3743 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3744 order.
3745
3746 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3747 metadata nodes are related to debug info.
3748
3749 .. _DICompileUnit:
3750
3751 DICompileUnit
3752 """""""""""""
3753
3754 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3755 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3756 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3757 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3758 references to them from instructions).
3759
3760 .. code-block:: llvm
3761
3762     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3763                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3764                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3765                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3766                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3767
3768 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3769 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3770 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3771 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3772 entities (declarations and namespaces).
3773
3774 .. _DIFile:
3775
3776 DIFile
3777 """"""
3778
3779 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3780
3781 .. code-block:: llvm
3782
3783     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3784
3785 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3786 for ``file:`` fields.
3787
3788 .. _DIBasicType:
3789
3790 DIBasicType
3791 """""""""""
3792
3793 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3794 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3795
3796 .. code-block:: llvm
3797
3798     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3799                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3800     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3801
3802 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3803 following:
3804
3805 .. code-block:: llvm
3806
3807   DW_ATE_address       = 1
3808   DW_ATE_boolean       = 2
3809   DW_ATE_float         = 4
3810   DW_ATE_signed        = 5
3811   DW_ATE_signed_char   = 6
3812   DW_ATE_unsigned      = 7
3813   DW_ATE_unsigned_char = 8
3814
3815 .. _DISubroutineType:
3816
3817 DISubroutineType
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3821 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3822 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3823 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3824
3825 .. code-block:: llvm
3826
3827     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3828     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3829     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3830
3831 .. _DIDerivedType:
3832
3833 DIDerivedType
3834 """""""""""""
3835
3836 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3837 qualified types.
3838
3839 .. code-block:: llvm
3840
3841     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3842                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3843     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3844                         align: 32)
3845
3846 The following ``tag:`` values are valid:
3847
3848 .. code-block:: llvm
3849
3850   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3851   DW_TAG_member             = 13
3852   DW_TAG_pointer_type       = 15
3853   DW_TAG_reference_type     = 16
3854   DW_TAG_typedef            = 22
3855   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3856   DW_TAG_const_type         = 38
3857   DW_TAG_volatile_type      = 53
3858   DW_TAG_restrict_type      = 55
3859
3860 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3861 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3862 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3863 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3864 argument of a subprogram.
3865
3866 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3867
3868 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3869 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3870 ``baseType:``.
3871
3872 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3873
3874 .. _DICompositeType:
3875
3876 DICompositeType
3877 """""""""""""""
3878
3879 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3880 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3881
3882 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3883 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3884 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3885 <metadata-string>` that matches their identifier.
3886
3887 .. code-block:: llvm
3888
3889     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3890     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3891     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3892     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3893                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3894                           elements: !{!0, !1, !2})
3895
3896 The following ``tag:`` values are valid:
3897
3898 .. code-block:: llvm
3899
3900   DW_TAG_array_type       = 1
3901   DW_TAG_class_type       = 2
3902   DW_TAG_enumeration_type = 4
3903   DW_TAG_structure_type   = 19
3904   DW_TAG_union_type       = 23
3905   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3906   DW_TAG_inheritance      = 28
3907
3908
3909 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3910 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3911 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3912 array type is a native packed vector.
3913
3914 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3915 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3916 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3917 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3918
3919 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3920 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3921 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3922
3923 .. _DISubrange:
3924
3925 DISubrange
3926 """"""""""
3927
3928 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3929 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3930
3931 .. code-block:: llvm
3932
3933     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3934     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3935     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3936
3937 .. _DIEnumerator:
3938
3939 DIEnumerator
3940 """"""""""""
3941
3942 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3943 variants of :ref:`DICompositeType`.
3944
3945 .. code-block:: llvm
3946
3947     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3948     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3949     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3950
3951 DITemplateTypeParameter
3952 """""""""""""""""""""""
3953
3954 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3955 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3956 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3961
3962 DITemplateValueParameter
3963 """"""""""""""""""""""""
3964
3965 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3966 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3967 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3968 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
3969 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3970
3971 .. code-block:: llvm
3972
3973     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3974
3975 DINamespace
3976 """""""""""
3977
3978 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3979
3980 .. code-block:: llvm
3981
3982     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3983
3984 DIGlobalVariable
3985 """"""""""""""""
3986
3987 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3988
3989 .. code-block:: llvm
3990
3991     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3992                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3993                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3994                            declaration: !4)
3995
3996 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3997 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3998
3999 .. _DISubprogram:
4000
4001 DISubprogram
4002 """"""""""""
4003
4004 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4005 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4006 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4007 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4008 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4009
4010 .. code-block:: llvm
4011
4012     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4013       ...
4014     }
4015
4016     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4017                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4018                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4019                                 containingType: !4,
4020                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4021                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4022                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4023                                 declaration: !6, variables: !7)
4024
4025 .. _DILexicalBlock:
4026
4027 DILexicalBlock
4028 """"""""""""""
4029
4030 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4031 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4032 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4033 fields.
4034
4035 .. code-block:: llvm
4036
4037     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4038
4039 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4040 operands.
4041
4042 .. _DILexicalBlockFile:
4043
4044 DILexicalBlockFile
4045 """"""""""""""""""
4046
4047 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4048 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4049 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4050 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4051
4052 .. code-block:: llvm
4053
4054     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4055     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4056     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4057
4058 .. _DILocation:
4059
4060 DILocation
4061 """"""""""
4062
4063 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4064 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4065 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4066
4067 .. code-block:: llvm
4068
4069     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4070
4071 .. _DILocalVariable:
4072
4073 DILocalVariable
4074 """""""""""""""
4075
4076 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4077 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4078 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4079 :ref:`DISubprogram`.
4080
4081 .. code-block:: llvm
4082
4083     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4084                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4085     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4086                           type: !3)
4087     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4088
4089 DIExpression
4090 """"""""""""
4091
4092 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4093 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4094 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4095 variable.
4096
4097 The current supported vocabulary is limited:
4098
4099 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4100 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4101 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4102   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4103
4104 .. code-block:: llvm
4105
4106     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4107     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4108     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4109     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4110
4111 DIObjCProperty
4112 """"""""""""""
4113
4114 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4115
4116 .. code-block:: llvm
4117
4118     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4119                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4120
4121 DIImportedEntity
4122 """"""""""""""""
4123
4124 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4125 compile unit.
4126
4127 .. code-block:: llvm
4128
4129    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4130                           entity: !1, line: 7)
4131
4132 DIMacro
4133 """""""
4134
4135 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4136 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4137 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4138 used to expand the macro identifier.
4139
4140 .. code-block:: llvm
4141
4142    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4143                  value: "((x) + 1)")
4144    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4145
4146 DIMacroFile
4147 """""""""""
4148
4149 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4150 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4151 appear in the included source file.
4152
4153 .. code-block:: llvm
4154
4155    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4156                      nodes: !3)
4157
4158 '``tbaa``' Metadata
4159 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4160
4161 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4162 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4163 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4164 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4165 custom alias analysis behavior for other languages.
4166
4167 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4168 to three fields, e.g.:
4169
4170 .. code-block:: llvm
4171
4172     !0 = !{ !"an example type tree" }
4173     !1 = !{ !"int", !0 }
4174     !2 = !{ !"float", !0 }
4175     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4176
4177 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4178 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4179 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4180 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4181 common names.
4182
4183 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4184 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4185 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4186 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4187 from multiple front-ends is handled conservatively.
4188
4189 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4190 indicates that the type is "constant" (meaning
4191 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4192 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4193
4194 '``tbaa.struct``' Metadata
4195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4196
4197 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4198 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4199 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4200 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4201 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4202 of the aggregate.
4203
4204 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4205 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4206
4207 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4208 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4209 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4210 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4211 its tbaa tag. e.g.:
4212
4213 .. code-block:: llvm
4214
4215     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4216
4217 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4218 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4219 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4220
4221 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4222 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4223 does not carry useful data and need not be preserved.
4224
4225 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4229 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4230 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4231 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4232 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4233 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4234 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4235 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4236 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4237 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4238 alias.
4239
4240 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4241 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4242 string then it can be combined across functions and translation units. A
4243 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4244 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4245
4246 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4247 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4248 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4249 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4250 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4251 optionally be provided as a third list entry.
4252
4253 For example,
4254
4255 .. code-block:: llvm
4256
4257     ; Two scope domains:
4258     !0 = !{!0}
4259     !1 = !{!1}
4260
4261     ; Some scopes in these domains:
4262     !2 = !{!2, !0}
4263     !3 = !{!3, !0}
4264     !4 = !{!4, !1}
4265
4266     ; Some scope lists:
4267     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4268     !6 = !{!4, !3, !2}
4269     !7 = !{!3}
4270
4271     ; These two instructions don't alias:
4272     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4273     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4274
4275     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4276     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4277     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4278     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4279
4280     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4281     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4282     ; !alias.scope list):
4283     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4284     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4285
4286 '``fpmath``' Metadata
4287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4288
4289 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4290 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4291 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4292 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4293 it. ULP is defined as follows:
4294
4295     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4296     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4297     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4298     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4299     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4300
4301 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4302 number representing the maximum relative error, for example:
4303
4304 .. code-block:: llvm
4305
4306     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4307
4308 .. _range-metadata:
4309
4310 '``range``' Metadata
4311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4312
4313 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4314 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4315 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4316 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4317 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4318 pair. Each pair has the following properties:
4319
4320 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4321 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4322 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4323 -  The range is allowed to wrap.
4324 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4325    ``a!=b``.
4326
4327 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4328 they must be non-contiguous.
4329
4330 Examples:
4331
4332 .. code-block:: llvm
4333
4334       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4335       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4336       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4337       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4338              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4339     ...
4340     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4341     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4342     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4343     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4344
4345 '``unpredictable``' Metadata
4346 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4347
4348 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4349 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4350 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4351 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4352 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4353 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4354
4355 '``llvm.loop``'
4356 ^^^^^^^^^^^^^^^
4357
4358 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4359 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4360 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4361 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4362 specified with the name ``llvm.loop``.
4363
4364 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4365 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4366 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4367 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4368 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4369 constructs:
4370
4371 .. code-block:: llvm
4372
4373     !0 = !{!0}
4374     !1 = !{!1}
4375
4376 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4377 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4378 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4379 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4380
4381 .. code-block:: llvm
4382
4383       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4384     ...
4385     !0 = !{!0, !1}
4386     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4387
4388 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4390
4391 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4392 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4393 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4394 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4395 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4396 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4397 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4398 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4399 in determining the safety of these transformations.
4400
4401 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4402 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4403
4404 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4405 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4406 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4407 example:
4408
4409 .. code-block:: llvm
4410
4411    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4412
4413 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4414 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4415 then the interleave count will be determined automatically.
4416
4417 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4418 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4419
4420 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4421 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4422 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4423 0 disables vectorization:
4424
4425 .. code-block:: llvm
4426
4427    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4428    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4429
4430 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4432
4433 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4434 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4435 operand is an integer specifying the width. For example:
4436
4437 .. code-block:: llvm
4438
4439    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4440
4441 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4442 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4443 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4444 determined automatically.
4445
4446 '``llvm.loop.unroll``'
4447 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4448
4449 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4450 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4451 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4452 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4453 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4454 optimizer believes it is safe to do so.
4455
4456 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4457 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4458
4459 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4460 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4461 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4462 example:
4463
4464 .. code-block:: llvm
4465
4466    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4467
4468 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4469 will be partially unrolled.
4470
4471 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4472 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4473
4474 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4475 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4476
4477 .. code-block:: llvm
4478
4479    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4480
4481 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4482 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4483
4484 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4485 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4486
4487 .. code-block:: llvm
4488
4489    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4490
4491 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4493
4494 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4495 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4496 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4497 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4498
4499 .. code-block:: llvm
4500
4501    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4502
4503 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4505
4506 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4507 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4508 For example:
4509
4510 .. code-block:: llvm
4511
4512    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4513
4514 '``llvm.mem``'
4515 ^^^^^^^^^^^^^^^
4516
4517 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4518 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4519
4520 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4521 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4522
4523 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4524 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4525 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4526 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4527 with the same loop identifier.
4528
4529 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4530 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4531 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4532 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4533 ``L2``.
4534
4535 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4536 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4537 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4538 loop.
4539
4540 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4541 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4542 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4543 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4544 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4545 insert new memory instructions into the loop body).
4546
4547 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4548 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4549 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4550
4551 .. code-block:: llvm
4552
4553    for.body:
4554      ...
4555      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4556      ...
4557      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4558      ...
4559      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4560
4561    for.end:
4562    ...
4563    !0 = !{!0}
4564
4565 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4566 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4567 the loop identifier metadata node directly:
4568
4569 .. code-block:: llvm
4570
4571    outer.for.body:
4572      ...
4573      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4574      ...
4575      br label %inner.for.body
4576
4577    inner.for.body:
4578      ...
4579      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4580      ...
4581      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4582      ...
4583      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4584
4585    inner.for.end:
4586      ...
4587      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4588      ...
4589      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4590
4591    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4592    ...
4593    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4594    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4595    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4596
4597 '``llvm.bitsets``'
4598 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4599
4600 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4601 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4602
4603 '``invariant.group``' Metadata
4604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4605
4606 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4607 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4608 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4609 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4610 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4611 when two pointers are considered the same).
4612
4613 Examples:
4614
4615 .. code-block:: llvm
4616
4617    @unknownPtr = external global i8
4618    ...
4619    %ptr = alloca i8
4620    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4621    call void @foo(i8* %ptr)
4622    
4623    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4624    call void @foo(i8* %ptr)
4625    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4626   
4627    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4628    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4629    
4630    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4631    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4632    
4633    call void @foo(i8* %ptr)
4634    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4635    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4636    
4637    ...
4638    declare void @foo(i8*)
4639    declare i8* @getPointer(i8*)
4640    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4641    
4642    !0 = !{!"magic ptr"}
4643    !1 = !{!"other ptr"}
4644
4645
4646
4647 Module Flags Metadata
4648 =====================
4649
4650 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4651 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4652 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4653 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4654 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4655 look it up.
4656
4657 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4658 Each triplet has the following form:
4659
4660 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4661    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4662    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4663    described below.
4664 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4665    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4666    including entries with the **Require** behavior).
4667 -  The third element is the value of the flag.
4668
4669 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4670 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4671 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4672 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4673 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4674 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4675
4676 The following behaviors are supported:
4677
4678 .. list-table::
4679    :header-rows: 1
4680    :widths: 10 90
4681
4682    * - Value
4683      - Behavior
4684
4685    * - 1
4686      - **Error**
4687            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4688            is that of the operands.
4689
4690    * - 2
4691      - **Warning**
4692            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4693            operand for the flag from the first module being linked.
4694
4695    * - 3
4696      - **Require**
4697            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4698            specified value after linking is performed. The value must be a
4699            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4700            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4701            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4702            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4703            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4704
4705    * - 4
4706      - **Override**
4707            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4708            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4709            differ, an error will be emitted.
4710
4711    * - 5
4712      - **Append**
4713            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4714
4715    * - 6
4716      - **AppendUnique**
4717            Appends the two values, which are required to be metadata
4718            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4719            during the append operation.
4720
4721 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4722 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4723 value) or **Override**.
4724
4725 An example of module flags:
4726
4727 .. code-block:: llvm
4728
4729     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4730     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4731     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4732     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4733       !{
4734         !"foo", i32 1
4735       }
4736     }
4737     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4738
4739 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4740    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4741    values are not equal.
4742
4743 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4744    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4745    '37'.
4746
4747 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4748    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4749    warning if their values are not equal.
4750
4751 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4752
4753    ::
4754
4755        !{ !"foo", i32 1 }
4756
4757    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4758    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4759    performed.
4760
4761 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4762 ----------------------------------------------------
4763
4764 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4765 collection in a special section called "image info". The metadata
4766 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4767 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4768 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4769 be merged rather than appended together.
4770
4771 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4772 following key-value pairs:
4773
4774 .. list-table::
4775    :header-rows: 1
4776    :widths: 30 70
4777
4778    * - Key
4779      - Value
4780
4781    * - ``Objective-C Version``
4782      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4783
4784    * - ``Objective-C Image Info Version``
4785      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4786        always 0.
4787
4788    * - ``Objective-C Image Info Section``
4789      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4790        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4791        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4792        Objective-C ABI version 2.
4793
4794    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4795      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4796        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4797        collection supported.
4798
4799    * - ``Objective-C GC Only``
4800      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4801        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4802        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4803
4804 Some important flag interactions:
4805
4806 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4807    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4808    2, then the resulting module has the
4809    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4810 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4811    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4812
4813 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4814 --------------------------------------------
4815
4816 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4817 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4818 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4819 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4820
4821 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4822 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4823 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4824 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4825 list of metadata strings defining linker options.
4826
4827 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4828 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4829 framework::
4830
4831     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4832        !{
4833           !{ !"-lz" },
4834           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4835     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4836
4837 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4838 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4839 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4840 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4841 assembly writer or object file emitter.
4842
4843 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4844 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4845 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4846
4847 C type width Module Flags Metadata
4848 ----------------------------------
4849
4850 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4851 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4852 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4853 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4854 width.
4855
4856 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4857 flags metadata, using the following key-value pairs:
4858
4859 .. list-table::
4860    :header-rows: 1
4861    :widths: 30 70
4862
4863    * - Key
4864      - Value
4865
4866    * - short_wchar
4867      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4868        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4869
4870    * - short_enum
4871      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4872        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4873          represent all of its values.
4874
4875 For example, the following metadata section specifies that the module was
4876 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4877 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4878
4879     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4880     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4881     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4882
4883 .. _intrinsicglobalvariables:
4884
4885 Intrinsic Global Variables
4886 ==========================
4887
4888 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4889 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4890 All globals of this sort should have a section specified as
4891 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4892 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4893
4894 .. _gv_llvmused:
4895
4896 The '``llvm.used``' Global Variable
4897 -----------------------------------
4898
4899 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4900 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4901 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4902 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4903 use of it is:
4904
4905 .. code-block:: llvm
4906
4907     @X = global i8 4
4908     @Y = global i32 123
4909
4910     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4911        i8* @X,
4912        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4913     ], section "llvm.metadata"
4914
4915 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4916 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4917 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4918 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4919 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4920 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4921 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4922
4923 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4924 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4925 molesting the symbol.
4926
4927 .. _gv_llvmcompilerused:
4928
4929 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4930 --------------------------------------------
4931
4932 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4933 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4934 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4935 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4936 by ``@llvm.used``.
4937
4938 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4939 and should not be exposed to source languages.
4940
4941 .. _gv_llvmglobalctors:
4942
4943 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4944 -------------------------------------------
4945
4946 .. code-block:: llvm
4947
4948     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4949     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4950
4951 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4952 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4953 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4954 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4955 functions with the same priority is not defined.
4956
4957 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4958 or function, the initializer function will only run if the associated
4959 data from the current module is not discarded.
4960
4961 .. _llvmglobaldtors:
4962
4963 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4964 -------------------------------------------
4965
4966 .. code-block:: llvm
4967
4968     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4969     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4970
4971 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4972 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4973 The functions referenced by this array will be called in descending
4974 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4975 order of functions with the same priority is not defined.
4976
4977 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4978 or function, the destructor function will only run if the associated
4979 data from the current module is not discarded.
4980
4981 Instruction Reference
4982 =====================
4983
4984 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4985 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4986 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4987 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4988 :ref:`other instructions <otherops>`.
4989
4990 .. _terminators:
4991
4992 Terminator Instructions
4993 -----------------------
4994
4995 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4996 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4997 block should be executed after the current block is finished. These
4998 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4999 control flow, not values (the one exception being the
5000 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5001
5002 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5003 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5004 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5005 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5006 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5007 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5008 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5009
5010 .. _i_ret:
5011
5012 '``ret``' Instruction
5013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5014
5015 Syntax:
5016 """""""
5017
5018 ::
5019
5020       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5021       ret void                 ; Return from void function
5022
5023 Overview:
5024 """""""""
5025
5026 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5027 a value) from a function back to the caller.
5028
5029 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5030 value and then causes control flow, and one that just causes control
5031 flow to occur.
5032
5033 Arguments:
5034 """"""""""
5035
5036 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5037 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5038 class <t_firstclass>`' type.
5039
5040 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5041 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5042 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5043 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5044 value.
5045
5046 Semantics:
5047 """"""""""
5048
5049 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5050 the calling function's context. If the caller is a
5051 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5052 instruction after the call. If the caller was an
5053 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5054 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5055 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5056 value.
5057
5058 Example:
5059 """"""""
5060
5061 .. code-block:: llvm
5062
5063       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5064       ret void                        ; Return from a void function
5065       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5066
5067 .. _i_br:
5068
5069 '``br``' Instruction
5070 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5071
5072 Syntax:
5073 """""""
5074
5075 ::
5076
5077       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5078       br label <dest>          ; Unconditional branch
5079
5080 Overview:
5081 """""""""
5082
5083 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5084 different basic block in the current function. There are two forms of
5085 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5086 unconditional branch.
5087
5088 Arguments:
5089 """"""""""
5090
5091 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5092 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5093 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5094
5095 Semantics:
5096 """"""""""
5097
5098 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5099 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5100 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5101 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5102
5103 Example:
5104 """"""""
5105
5106 .. code-block:: llvm
5107
5108     Test:
5109       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5110       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5111     IfEqual:
5112       ret i32 1
5113     IfUnequal:
5114       ret i32 0
5115
5116 .. _i_switch:
5117
5118 '``switch``' Instruction
5119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5120
5121 Syntax:
5122 """""""
5123
5124 ::
5125
5126       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5127
5128 Overview:
5129 """""""""
5130
5131 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5132 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5133 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5134 destinations.
5135
5136 Arguments:
5137 """"""""""
5138
5139 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5140 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5141 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5142 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5143
5144 Semantics:
5145 """"""""""
5146
5147 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5148 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5149 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5150 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5151 to the default destination.
5152
5153 Implementation:
5154 """""""""""""""
5155
5156 Depending on properties of the target machine and the particular
5157 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5158 different ways. For example, it could be generated as a series of
5159 chained conditional branches or with a lookup table.
5160
5161 Example:
5162 """"""""
5163
5164 .. code-block:: llvm
5165
5166      ; Emulate a conditional br instruction
5167      %Val = zext i1 %value to i32
5168      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5169
5170      ; Emulate an unconditional br instruction
5171      switch i32 0, label %dest [ ]
5172
5173      ; Implement a jump table:
5174      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5175                                          i32 1, label %onone
5176                                          i32 2, label %ontwo ]
5177
5178 .. _i_indirectbr:
5179
5180 '``indirectbr``' Instruction
5181 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5182
5183 Syntax:
5184 """""""
5185
5186 ::
5187
5188       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5189
5190 Overview:
5191 """""""""
5192
5193 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5194 label within the current function, whose address is specified by
5195 "``address``". Address must be derived from a
5196 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5197
5198 Arguments:
5199 """"""""""
5200
5201 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5202 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5203 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5204 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5205
5206 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5207 accurate understanding of the CFG.
5208
5209 Semantics:
5210 """"""""""
5211
5212 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5213 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5214 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5215 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5216
5217 Implementation:
5218 """""""""""""""
5219
5220 This is typically implemented with a jump through a register.
5221
5222 Example:
5223 """"""""
5224
5225 .. code-block:: llvm
5226
5227      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5228
5229 .. _i_invoke:
5230
5231 '``invoke``' Instruction
5232 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5233
5234 Syntax:
5235 """""""
5236
5237 ::
5238
5239       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5240                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5241
5242 Overview:
5243 """""""""
5244
5245 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5246 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5247 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5248 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5249 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5250 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5251 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5252 nearest "exception" label.
5253
5254 The '``exception``' label is a `landing
5255 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5256 '``exception``' label is required to have the
5257 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5258 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5259 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5260 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5261 instruction, so that the important information contained within the
5262 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5263
5264 Arguments:
5265 """"""""""
5266
5267 This instruction requires several arguments:
5268
5269 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5270    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5271    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5272 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5273    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5274    are valid here.
5275 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5276    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5277    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5278    branching off an arbitrary pointer to function value.
5279 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5280    function to be invoked.
5281 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5282    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5283    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5284    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5285    extra arguments can be specified.
5286 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5287    executes a '``ret``' instruction.
5288 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5289    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5290    mechanism.
5291 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5292    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5293    attributes are valid here.
5294 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5295
5296 Semantics:
5297 """"""""""
5298
5299 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5300 instruction in most regards. The primary difference is that it
5301 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5302 library to unwind the stack.
5303
5304 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5305 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5306 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5307 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5308
5309 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5310 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5311 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5312 return value is available.
5313
5314 Example:
5315 """"""""
5316
5317 .. code-block:: llvm
5318
5319       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5320                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5321       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5322                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5323
5324 .. _i_resume:
5325
5326 '``resume``' Instruction
5327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5328
5329 Syntax:
5330 """""""
5331
5332 ::
5333
5334       resume <type> <value>
5335
5336 Overview:
5337 """""""""
5338
5339 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5340 successors.
5341
5342 Arguments:
5343 """"""""""
5344
5345 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5346 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5347 function.
5348
5349 Semantics:
5350 """"""""""
5351
5352 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5353 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5354 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5355
5356 Example:
5357 """"""""
5358
5359 .. code-block:: llvm
5360
5361       resume { i8*, i32 } %exn
5362
5363 .. _i_catchswitch:
5364
5365 '``catchswitch``' Instruction
5366 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5367
5368 Syntax:
5369 """""""
5370
5371 ::
5372
5373       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
5374       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
5375
5376 Overview:
5377 """""""""
5378
5379 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
5380 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
5381 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
5382
5383 Arguments:
5384 """"""""""
5385
5386 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
5387 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
5388 this operand may be the token ``none``.
5389
5390 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with a
5391 "pad" instruction, one of ``cleanuppad`` or ``catchswitch``.
5392
5393 The ``handlers`` are a list of successor blocks that each begin with a
5394 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5395
5396 Semantics:
5397 """"""""""
5398
5399 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
5400 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
5401 present.
5402
5403 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
5404 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
5405 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
5406
5407 Example:
5408 """"""""
5409
5410 .. code-block:: llvm
5411
5412     dispatch1:
5413       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
5414     dispatch2:
5415       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
5416
5417 .. _i_catchpad:
5418
5419 '``catchpad``' Instruction
5420 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5421
5422 Syntax:
5423 """""""
5424
5425 ::
5426
5427       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
5428
5429 Overview:
5430 """""""""
5431
5432 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
5433 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
5434 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
5435 control to catch an exception.
5436
5437 Arguments:
5438 """"""""""
5439
5440 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
5441 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
5442 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
5443 terminates in a ``catchswitch``.
5444
5445 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
5446 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
5447 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
5448 the exception.
5449
5450 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
5451 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
5452 pads.
5453
5454 Semantics:
5455 """"""""""
5456
5457 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
5458 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
5459 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
5460 entirely target and personality function-specific.
5461
5462 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
5463 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
5464
5465 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
5466 instructions is described in the
5467 `Windows exception handling documentation <ExceptionHandling.html#wineh>`.
5468
5469 Executing a ``catchpad`` instruction constitutes "entering" that pad.
5470 The pad may then be "exited" in one of three ways:
5471 1)  explicitly via a ``catchret`` that consumes it.  Executing such a ``catchret``
5472     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
5473     exited.
5474 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
5475     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
5476 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
5477     the ``catchpad``.  When the ``catchpad`` is exited in this manner, it is
5478     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
5479     ancestor of the ``catchpad`` being exited.
5480
5481 Example:
5482 """"""""
5483
5484 .. code-block:: llvm
5485
5486     dispatch:
5487       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
5488       ;; A catch block which can catch an integer.
5489     handler0:
5490       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
5491
5492 .. _i_catchret:
5493
5494 '``catchret``' Instruction
5495 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5496
5497 Syntax:
5498 """""""
5499
5500 ::
5501
5502       catchret from <token> to label <normal>
5503
5504 Overview:
5505 """""""""
5506
5507 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5508 single successor.
5509
5510
5511 Arguments:
5512 """"""""""
5513
5514 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5515 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5516 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5517 transfer to next.
5518
5519 Semantics:
5520 """"""""""
5521
5522 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
5523 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
5524 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
5525 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
5526 ``normal``.
5527
5528 The ``token`` argument must be a token produced by a dominating ``catchpad``
5529 instruction. The ``catchret`` destroys the physical frame established by
5530 ``catchpad``, so executing multiple returns on the same token without
5531 re-executing the ``catchpad`` will result in undefined behavior.
5532 See :ref:`catchpad <i_catchpad>` for more details.
5533
5534 Example:
5535 """"""""
5536
5537 .. code-block:: llvm
5538
5539       catchret from %catch label %continue
5540
5541 .. _i_cleanupret:
5542
5543 '``cleanupret``' Instruction
5544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5545
5546 Syntax:
5547 """""""
5548
5549 ::
5550
5551       cleanupret from <value> unwind label <continue>
5552       cleanupret from <value> unwind to caller
5553
5554 Overview:
5555 """""""""
5556
5557 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5558 an optional successor.
5559
5560
5561 Arguments:
5562 """"""""""
5563
5564 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5565 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5566 It also has an optional successor, ``continue``.
5567
5568 Semantics:
5569 """"""""""
5570
5571 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5572 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5573 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5574 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5575
5576 The unwind destination ``continue``, if present, must be an EH pad
5577 whose parent is either ``none`` or an ancestor of the ``cleanuppad``
5578 being returned from.  This constitutes an exceptional exit from all
5579 ancestors of the completed ``cleanuppad``, up to but not including
5580 the parent of ``continue``.
5581 See :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` for more details.
5582
5583 Example:
5584 """"""""
5585
5586 .. code-block:: llvm
5587
5588       cleanupret from %cleanup unwind to caller
5589       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
5590
5591 .. _i_unreachable:
5592
5593 '``unreachable``' Instruction
5594 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5595
5596 Syntax:
5597 """""""
5598
5599 ::
5600
5601       unreachable
5602
5603 Overview:
5604 """""""""
5605
5606 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5607 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5608 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5609 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5610
5611 Semantics:
5612 """"""""""
5613
5614 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5615
5616 .. _binaryops:
5617
5618 Binary Operations
5619 -----------------
5620
5621 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5622 They require two operands of the same type, execute an operation on
5623 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5624 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5625 result value has the same type as its operands.
5626
5627 There are several different binary operators:
5628
5629 .. _i_add:
5630
5631 '``add``' Instruction
5632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5633
5634 Syntax:
5635 """""""
5636
5637 ::
5638
5639       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5640       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5641       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5642       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5643
5644 Overview:
5645 """""""""
5646
5647 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5648
5649 Arguments:
5650 """"""""""
5651
5652 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5653 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5654 arguments must have identical types.
5655
5656 Semantics:
5657 """"""""""
5658
5659 The value produced is the integer sum of the two operands.
5660
5661 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5662 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5663 the result.
5664
5665 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5666 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5667
5668 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5669 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5670 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5671 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5672
5673 Example:
5674 """"""""
5675
5676 .. code-block:: llvm
5677
5678       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5679
5680 .. _i_fadd:
5681
5682 '``fadd``' Instruction
5683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5684
5685 Syntax:
5686 """""""
5687
5688 ::
5689
5690       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5691
5692 Overview:
5693 """""""""
5694
5695 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5696
5697 Arguments:
5698 """"""""""
5699
5700 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5701 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5702 Both arguments must have identical types.
5703
5704 Semantics:
5705 """"""""""
5706
5707 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5708 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5709 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5710 optimizations:
5711
5712 Example:
5713 """"""""
5714
5715 .. code-block:: llvm
5716
5717       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5718
5719 '``sub``' Instruction
5720 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5721
5722 Syntax:
5723 """""""
5724
5725 ::
5726
5727       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5728       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5729       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5730       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5731
5732 Overview:
5733 """""""""
5734
5735 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5736
5737 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5738 instruction present in most other intermediate representations.
5739
5740 Arguments:
5741 """"""""""
5742
5743 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5744 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5745 arguments must have identical types.
5746
5747 Semantics:
5748 """"""""""
5749
5750 The value produced is the integer difference of the two operands.
5751
5752 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5753 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5754 the result.
5755
5756 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5757 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5758
5759 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5760 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5761 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5762 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5763
5764 Example:
5765 """"""""
5766
5767 .. code-block:: llvm
5768
5769       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5770       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5771
5772 .. _i_fsub:
5773
5774 '``fsub``' Instruction
5775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5776
5777 Syntax:
5778 """""""
5779
5780 ::
5781
5782       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5783
5784 Overview:
5785 """""""""
5786
5787 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5788
5789 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5790 instruction present in most other intermediate representations.
5791
5792 Arguments:
5793 """"""""""
5794
5795 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5796 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5797 Both arguments must have identical types.
5798
5799 Semantics:
5800 """"""""""
5801
5802 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5803 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5804 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5805 unsafe floating point optimizations:
5806
5807 Example:
5808 """"""""
5809
5810 .. code-block:: llvm
5811
5812       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5813       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5814
5815 '``mul``' Instruction
5816 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5817
5818 Syntax:
5819 """""""
5820
5821 ::
5822
5823       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5824       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5825       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5826       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5827
5828 Overview:
5829 """""""""
5830
5831 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5832
5833 Arguments:
5834 """"""""""
5835
5836 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5837 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5838 arguments must have identical types.
5839
5840 Semantics:
5841 """"""""""
5842
5843 The value produced is the integer product of the two operands.
5844
5845 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5846 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5847 bit width of the result.
5848
5849 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5850 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5851 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5852 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5853 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5854 product.
5855
5856 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5857 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5858 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5859 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5860
5861 Example:
5862 """"""""
5863
5864 .. code-block:: llvm
5865
5866       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5867
5868 .. _i_fmul:
5869
5870 '``fmul``' Instruction
5871 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5872
5873 Syntax:
5874 """""""
5875
5876 ::
5877
5878       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5879
5880 Overview:
5881 """""""""
5882
5883 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5884
5885 Arguments:
5886 """"""""""
5887
5888 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5889 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5890 Both arguments must have identical types.
5891
5892 Semantics:
5893 """"""""""
5894
5895 The value produced is the floating point product of the two operands.
5896 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5897 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5898 unsafe floating point optimizations:
5899
5900 Example:
5901 """"""""
5902
5903 .. code-block:: llvm
5904
5905       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5906
5907 '``udiv``' Instruction
5908 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5909
5910 Syntax:
5911 """""""
5912
5913 ::
5914
5915       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5916       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5917
5918 Overview:
5919 """""""""
5920
5921 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5922
5923 Arguments:
5924 """"""""""
5925
5926 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5927 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5928 arguments must have identical types.
5929
5930 Semantics:
5931 """"""""""
5932
5933 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5934
5935 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5936 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5937
5938 Division by zero leads to undefined behavior.
5939
5940 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5941 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5942 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5943
5944 Example:
5945 """"""""
5946
5947 .. code-block:: llvm
5948
5949       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5950
5951 '``sdiv``' Instruction
5952 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5953
5954 Syntax:
5955 """""""
5956
5957 ::
5958
5959       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5960       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5961
5962 Overview:
5963 """""""""
5964
5965 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5966
5967 Arguments:
5968 """"""""""
5969
5970 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5971 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5972 arguments must have identical types.
5973
5974 Semantics:
5975 """"""""""
5976
5977 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5978 rounded towards zero.
5979
5980 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5981 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5982
5983 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5984 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5985 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5986
5987 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5988 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5989
5990 Example:
5991 """"""""
5992
5993 .. code-block:: llvm
5994
5995       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5996
5997 .. _i_fdiv:
5998
5999 '``fdiv``' Instruction
6000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6001
6002 Syntax:
6003 """""""
6004
6005 ::
6006
6007       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6008
6009 Overview:
6010 """""""""
6011
6012 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6013
6014 Arguments:
6015 """"""""""
6016
6017 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6018 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6019 Both arguments must have identical types.
6020
6021 Semantics:
6022 """"""""""
6023
6024 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6025 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6026 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6027 unsafe floating point optimizations:
6028
6029 Example:
6030 """"""""
6031
6032 .. code-block:: llvm
6033
6034       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6035
6036 '``urem``' Instruction
6037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6038
6039 Syntax:
6040 """""""
6041
6042 ::
6043
6044       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6045
6046 Overview:
6047 """""""""
6048
6049 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6050 division of its two arguments.
6051
6052 Arguments:
6053 """"""""""
6054
6055 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6056 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6057 arguments must have identical types.
6058
6059 Semantics:
6060 """"""""""
6061
6062 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6063 This instruction always performs an unsigned division to get the
6064 remainder.
6065
6066 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6067 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6068
6069 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6070
6071 Example:
6072 """"""""
6073
6074 .. code-block:: llvm
6075
6076       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6077
6078 '``srem``' Instruction
6079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6080
6081 Syntax:
6082 """""""
6083
6084 ::
6085
6086       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6087
6088 Overview:
6089 """""""""
6090
6091 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6092 division of its two operands. This instruction can also take
6093 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6094 must be integers.
6095
6096 Arguments:
6097 """"""""""
6098
6099 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6100 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6101 arguments must have identical types.
6102
6103 Semantics:
6104 """"""""""
6105
6106 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6107 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6108 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6109 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6110 difference, see `The Math
6111 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6112 table of how this is implemented in various languages, please see
6113 `Wikipedia: modulo
6114 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6115
6116 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6117 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6118
6119 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6120 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6121 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6122 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6123 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6124 result of the division and the remainder.)
6125
6126 Example:
6127 """"""""
6128
6129 .. code-block:: llvm
6130
6131       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6132
6133 .. _i_frem:
6134
6135 '``frem``' Instruction
6136 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6137
6138 Syntax:
6139 """""""
6140
6141 ::
6142
6143       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6144
6145 Overview:
6146 """""""""
6147
6148 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6149 its two operands.
6150
6151 Arguments:
6152 """"""""""
6153
6154 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6155 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6156 Both arguments must have identical types.
6157
6158 Semantics:
6159 """"""""""
6160
6161 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6162 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6163 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6164 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6165
6166 Example:
6167 """"""""
6168
6169 .. code-block:: llvm
6170
6171       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6172
6173 .. _bitwiseops:
6174
6175 Bitwise Binary Operations
6176 -------------------------
6177
6178 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6179 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6180 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6181 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6182 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6183
6184 '``shl``' Instruction
6185 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6186
6187 Syntax:
6188 """""""
6189
6190 ::
6191
6192       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6193       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6194       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6195       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6196
6197 Overview:
6198 """""""""
6199
6200 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6201 a specified number of bits.
6202
6203 Arguments:
6204 """"""""""
6205
6206 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6207 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6208 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6209
6210 Semantics:
6211 """"""""""
6212
6213 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6214 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6215 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6216 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6217 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6218 in ``op2``.
6219
6220 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6221 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6222 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6223 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6224 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6225 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6226 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6227
6228 Example:
6229 """"""""
6230
6231 .. code-block:: llvm
6232
6233       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6234       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6235       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6236       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6237       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6238
6239 '``lshr``' Instruction
6240 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6241
6242 Syntax:
6243 """""""
6244
6245 ::
6246
6247       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6248       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6249
6250 Overview:
6251 """""""""
6252
6253 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6254 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6255
6256 Arguments:
6257 """"""""""
6258
6259 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6260 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6261 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6262
6263 Semantics:
6264 """"""""""
6265
6266 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6267 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6268 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6269 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6270 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6271 corresponding shift amount in ``op2``.
6272
6273 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6274 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6275 non-zero.
6276
6277 Example:
6278 """"""""
6279
6280 .. code-block:: llvm
6281
6282       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6283       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6284       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6285       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6286       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6287       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6288
6289 '``ashr``' Instruction
6290 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6291
6292 Syntax:
6293 """""""
6294
6295 ::
6296
6297       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6298       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6299
6300 Overview:
6301 """""""""
6302
6303 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6304 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6305 extension.
6306
6307 Arguments:
6308 """"""""""
6309
6310 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6311 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6312 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6313
6314 Semantics:
6315 """"""""""
6316
6317 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6318 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6319 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6320 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6321 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6322 corresponding shift amount in ``op2``.
6323
6324 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6325 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6326 non-zero.
6327
6328 Example:
6329 """"""""
6330
6331 .. code-block:: llvm
6332
6333       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6334       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6335       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6336       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6337       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6338       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6339
6340 '``and``' Instruction
6341 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6342
6343 Syntax:
6344 """""""
6345
6346 ::
6347
6348       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6349
6350 Overview:
6351 """""""""
6352
6353 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6354 operands.
6355
6356 Arguments:
6357 """"""""""
6358
6359 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6360 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6361 arguments must have identical types.
6362
6363 Semantics:
6364 """"""""""
6365
6366 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6367
6368 +-----+-----+-----+
6369 | In0 | In1 | Out |
6370 +-----+-----+-----+
6371 |   0 |   0 |   0 |
6372 +-----+-----+-----+
6373 |   0 |   1 |   0 |
6374 +-----+-----+-----+
6375 |   1 |   0 |   0 |
6376 +-----+-----+-----+
6377 |   1 |   1 |   1 |
6378 +-----+-----+-----+
6379
6380 Example:
6381 """"""""
6382
6383 .. code-block:: llvm
6384
6385       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6386       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6387       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6388
6389 '``or``' Instruction
6390 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6391
6392 Syntax:
6393 """""""
6394
6395 ::
6396
6397       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6398
6399 Overview:
6400 """""""""
6401
6402 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6403 two operands.
6404
6405 Arguments:
6406 """"""""""
6407
6408 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6409 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6410 arguments must have identical types.
6411
6412 Semantics:
6413 """"""""""
6414
6415 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6416
6417 +-----+-----+-----+
6418 | In0 | In1 | Out |
6419 +-----+-----+-----+
6420 |   0 |   0 |   0 |
6421 +-----+-----+-----+
6422 |   0 |   1 |   1 |
6423 +-----+-----+-----+
6424 |   1 |   0 |   1 |
6425 +-----+-----+-----+
6426 |   1 |   1 |   1 |
6427 +-----+-----+-----+
6428
6429 Example:
6430 """"""""
6431
6432 ::
6433
6434       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6435       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6436       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6437
6438 '``xor``' Instruction
6439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6440
6441 Syntax:
6442 """""""
6443
6444 ::
6445
6446       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6447
6448 Overview:
6449 """""""""
6450
6451 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6452 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6453 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6454
6455 Arguments:
6456 """"""""""
6457
6458 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6459 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6460 arguments must have identical types.
6461
6462 Semantics:
6463 """"""""""
6464
6465 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6466
6467 +-----+-----+-----+
6468 | In0 | In1 | Out |
6469 +-----+-----+-----+
6470 |   0 |   0 |   0 |
6471 +-----+-----+-----+
6472 |   0 |   1 |   1 |
6473 +-----+-----+-----+
6474 |   1 |   0 |   1 |
6475 +-----+-----+-----+
6476 |   1 |   1 |   0 |
6477 +-----+-----+-----+
6478
6479 Example:
6480 """"""""
6481
6482 .. code-block:: llvm
6483
6484       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6485       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6486       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6487       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6488
6489 Vector Operations
6490 -----------------
6491
6492 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6493 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6494 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6495 While LLVM does directly support these vector operations, many
6496 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6497 take full advantage of a specific target.
6498
6499 .. _i_extractelement:
6500
6501 '``extractelement``' Instruction
6502 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6503
6504 Syntax:
6505 """""""
6506
6507 ::
6508
6509       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6510
6511 Overview:
6512 """""""""
6513
6514 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6515 from a vector at a specified index.
6516
6517 Arguments:
6518 """"""""""
6519
6520 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6521 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6522 the position from which to extract the element. The index may be a
6523 variable of any integer type.
6524
6525 Semantics:
6526 """"""""""
6527
6528 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6529 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6530 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6531
6532 Example:
6533 """"""""
6534
6535 .. code-block:: llvm
6536
6537       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6538
6539 .. _i_insertelement:
6540
6541 '``insertelement``' Instruction
6542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6543
6544 Syntax:
6545 """""""
6546
6547 ::
6548
6549       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6550
6551 Overview:
6552 """""""""
6553
6554 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6555 vector at a specified index.
6556
6557 Arguments:
6558 """"""""""
6559
6560 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6561 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6562 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6563 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6564 index may be a variable of any integer type.
6565
6566 Semantics:
6567 """"""""""
6568
6569 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6570 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6571 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6572 undefined.
6573
6574 Example:
6575 """"""""
6576
6577 .. code-block:: llvm
6578
6579       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6580
6581 .. _i_shufflevector:
6582
6583 '``shufflevector``' Instruction
6584 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6585
6586 Syntax:
6587 """""""
6588
6589 ::
6590
6591       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6592
6593 Overview:
6594 """""""""
6595
6596 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6597 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6598 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6599
6600 Arguments:
6601 """"""""""
6602
6603 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6604 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6605 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6606 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6607 same as the element type of the first two operands.
6608
6609 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6610 constant integer or undef values.
6611
6612 Semantics:
6613 """"""""""
6614
6615 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6616 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6617 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6618 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6619 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6620 only one vector.
6621
6622 Example:
6623 """"""""
6624
6625 .. code-block:: llvm
6626
6627       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6628                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6629       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6630                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6631       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6632                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6633       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6634                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6635
6636 Aggregate Operations
6637 --------------------
6638
6639 LLVM supports several instructions for working with
6640 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6641
6642 .. _i_extractvalue:
6643
6644 '``extractvalue``' Instruction
6645 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6646
6647 Syntax:
6648 """""""
6649
6650 ::
6651
6652       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6653
6654 Overview:
6655 """""""""
6656
6657 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6658 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6659
6660 Arguments:
6661 """"""""""
6662
6663 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6664 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6665 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6666 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6667
6668 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6669
6670 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6671    omitted and assumed to be zero.
6672 -  At least one index must be specified.
6673 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6674
6675 Semantics:
6676 """"""""""
6677
6678 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6679 the index operands.
6680
6681 Example:
6682 """"""""
6683
6684 .. code-block:: llvm
6685
6686       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6687
6688 .. _i_insertvalue:
6689
6690 '``insertvalue``' Instruction
6691 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6692
6693 Syntax:
6694 """""""
6695
6696 ::
6697
6698       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6699
6700 Overview:
6701 """""""""
6702
6703 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6704 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6705
6706 Arguments:
6707 """"""""""
6708
6709 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6710 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6711 a first-class value to insert. The following operands are constant
6712 indices indicating the position at which to insert the value in a
6713 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6714 to insert must have the same type as the value identified by the
6715 indices.
6716
6717 Semantics:
6718 """"""""""
6719
6720 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6721 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6722 indices is that of ``elt``.
6723
6724 Example:
6725 """"""""
6726
6727 .. code-block:: llvm
6728
6729       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6730       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6731       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6732
6733 .. _memoryops:
6734
6735 Memory Access and Addressing Operations
6736 ---------------------------------------
6737
6738 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6739 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6740 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6741 memory in LLVM.
6742
6743 .. _i_alloca:
6744
6745 '``alloca``' Instruction
6746 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6747
6748 Syntax:
6749 """""""
6750
6751 ::
6752
6753       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6754
6755 Overview:
6756 """""""""
6757
6758 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6759 currently executing function, to be automatically released when this
6760 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6761 generic address space (address space zero).
6762
6763 Arguments:
6764 """"""""""
6765
6766 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6767 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6768 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6769 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6770 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6771 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6772 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6773 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6774 boundary compatible with the type.
6775
6776 '``type``' may be any sized type.
6777
6778 Semantics:
6779 """"""""""
6780
6781 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6782 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6783 memory is automatically released when the function returns. The
6784 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6785 variables that must have an address available. When the function returns
6786 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6787 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6788 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6789 is not specified.
6790
6791 Example:
6792 """"""""
6793
6794 .. code-block:: llvm
6795
6796       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6797       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6798       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6799       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6800
6801 .. _i_load:
6802
6803 '``load``' Instruction
6804 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6805
6806 Syntax:
6807 """""""
6808
6809 ::
6810
6811       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
6812       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6813       !<index> = !{ i32 1 }
6814       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6815       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6816
6817 Overview:
6818 """""""""
6819
6820 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6821
6822 Arguments:
6823 """"""""""
6824
6825 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6826 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6827 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6828 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6829 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6830 operations <volatile>`.
6831
6832 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6833 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6834 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6835 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6836 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6837 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6838 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6839 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6840 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6841 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6842 any defined semantics for atomic loads.
6843
6844 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6845 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6846 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6847 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6848 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6849 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6850 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6851 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6852
6853 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6854 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6855 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6856 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6857 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6858 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6859 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6860
6861 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6862 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6863 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6864 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6865 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6866 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6867 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6868 its value is henceforth unchanging.
6869
6870 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6871  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6872
6873 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6874 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6875 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6876 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6877 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6878 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6879 to loads of a pointer type.
6880
6881 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6882 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6883 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6884 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6885 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6886 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6887 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6888 to loads of a pointer type.
6889
6890 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6891 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6892 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6893 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6894 dereferenceable or null.
6895 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6896 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6897 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6898 to loads of a pointer type.
6899
6900 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6901 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6902 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6903 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6904 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6905 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6906 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6907
6908 Semantics:
6909 """"""""""
6910
6911 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6912 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6913 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6914 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6915 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6916 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6917 written using a store of the same type.
6918
6919 Examples:
6920 """""""""
6921
6922 .. code-block:: llvm
6923
6924       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6925       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6926       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6927
6928 .. _i_store:
6929
6930 '``store``' Instruction
6931 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6932
6933 Syntax:
6934 """""""
6935
6936 ::
6937
6938       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6939       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6940
6941 Overview:
6942 """""""""
6943
6944 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6945
6946 Arguments:
6947 """"""""""
6948
6949 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6950 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6951 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6952 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6953 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6954 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6955 operations <volatile>`.
6956
6957 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6958 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6959 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6960 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6961 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6962 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6963 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6964 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6965 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6966 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6967 have any defined semantics for atomic stores.
6968
6969 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6970 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6971 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6972 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6973 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6974 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6975 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6976 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6977
6978 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6979 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6980 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6981 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6982 be reused in the cache. The code generator may select special
6983 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6984 x86.
6985
6986 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
6987 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
6988
6989 Semantics:
6990 """"""""""
6991
6992 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6993 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6994 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6995 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6996 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6997 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6998 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6999 belong to the type, but they will typically be overwritten.
7000
7001 Example:
7002 """"""""
7003
7004 .. code-block:: llvm
7005
7006       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7007       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7008       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7009
7010 .. _i_fence:
7011
7012 '``fence``' Instruction
7013 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7014
7015 Syntax:
7016 """""""
7017
7018 ::
7019
7020       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7021
7022 Overview:
7023 """""""""
7024
7025 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7026 between operations.
7027
7028 Arguments:
7029 """"""""""
7030
7031 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7032 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7033 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7034
7035 Semantics:
7036 """"""""""
7037
7038 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7039 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7040 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7041 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7042 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7043 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7044 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7045 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7046 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7047 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7048 *happens-before* edge.
7049
7050 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7051 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7052 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7053
7054 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7055 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7056 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7057
7058 Example:
7059 """"""""
7060
7061 .. code-block:: llvm
7062
7063       fence acquire                          ; yields void
7064       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7065
7066 .. _i_cmpxchg:
7067
7068 '``cmpxchg``' Instruction
7069 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7070
7071 Syntax:
7072 """""""
7073
7074 ::
7075
7076       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7077
7078 Overview:
7079 """""""""
7080
7081 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7082 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7083 equal, it tries to store a new value into the memory.
7084
7085 Arguments:
7086 """"""""""
7087
7088 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7089 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7090 address, and a new value to place at that address if the compared values
7091 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
7092 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
7093 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
7094 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
7095 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
7096 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
7097 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7098
7099 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7100 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7101 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7102 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7103 ``release`` or ``acq_rel``.
7104
7105 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7106 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7107 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7108 respect to all other code in the system.
7109
7110 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7111 equal to the size in memory of the operand.
7112
7113 Semantics:
7114 """"""""""
7115
7116 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7117 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7118 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7119 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7120
7121 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7122 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7123 matched.
7124
7125 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7126 if the value loaded equals ``cmp``.
7127
7128 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7129 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7130 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7131
7132 Example:
7133 """"""""
7134
7135 .. code-block:: llvm
7136
7137     entry:
7138       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
7139       br label %loop
7140
7141     loop:
7142       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
7143       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7144       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7145       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7146       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7147       br i1 %success, label %done, label %loop
7148
7149     done:
7150       ...
7151
7152 .. _i_atomicrmw:
7153
7154 '``atomicrmw``' Instruction
7155 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7156
7157 Syntax:
7158 """""""
7159
7160 ::
7161
7162       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7163
7164 Overview:
7165 """""""""
7166
7167 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7168
7169 Arguments:
7170 """"""""""
7171
7172 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7173 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7174 operation. The operation must be one of the following keywords:
7175
7176 -  xchg
7177 -  add
7178 -  sub
7179 -  and
7180 -  nand
7181 -  or
7182 -  xor
7183 -  max
7184 -  min
7185 -  umax
7186 -  umin
7187
7188 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7189 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7190 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7191 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7192 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7193 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7194 operations <volatile>`.
7195
7196 Semantics:
7197 """"""""""
7198
7199 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7200 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7201 value at the location is returned. The modification is specified by the
7202 operation argument:
7203
7204 -  xchg: ``*ptr = val``
7205 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7206 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7207 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7208 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7209 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7210 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7211 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7212 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7213 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7214    comparison)
7215 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7216    comparison)
7217
7218 Example:
7219 """"""""
7220
7221 .. code-block:: llvm
7222
7223       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7224
7225 .. _i_getelementptr:
7226
7227 '``getelementptr``' Instruction
7228 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7229
7230 Syntax:
7231 """""""
7232
7233 ::
7234
7235       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7236       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7237       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7238
7239 Overview:
7240 """""""""
7241
7242 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7243 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7244 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7245 be used to calculate a vector of such addresses.
7246
7247 Arguments:
7248 """"""""""
7249
7250 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7251 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7252 base address to start from. The remaining arguments are indices
7253 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7254 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7255 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7256 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7257 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7258 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7259 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7260 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7261 would require loading the pointer before continuing calculation.
7262
7263 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7264 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7265 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7266 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7267 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7268 required to be constant. These integers are treated as signed values
7269 where relevant.
7270
7271 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7272 to LLVM:
7273
7274 .. code-block:: c
7275
7276     struct RT {
7277       char A;
7278       int B[10][20];
7279       char C;
7280     };
7281     struct ST {
7282       int X;
7283       double Y;
7284       struct RT Z;
7285     };
7286
7287     int *foo(struct ST *s) {
7288       return &s[1].Z.B[5][13];
7289     }
7290
7291 The LLVM code generated by Clang is:
7292
7293 .. code-block:: llvm
7294
7295     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7296     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7297
7298     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7299     entry:
7300       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7301       ret i32* %arrayidx
7302     }
7303
7304 Semantics:
7305 """"""""""
7306
7307 In the example above, the first index is indexing into the
7308 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7309 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7310 indexes into the third element of the structure, yielding a
7311 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7312 structure. The third index indexes into the second element of the
7313 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7314 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7315 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7316 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7317
7318 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7319 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7320 for the given testcase is equivalent to:
7321
7322 .. code-block:: llvm
7323
7324     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7325       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7326       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7327       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7328       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7329       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7330       ret i32* %t5
7331     }
7332
7333 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7334 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7335 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7336 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7337 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7338 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7339 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7340 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7341 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7342 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7343
7344 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7345 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7346 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7347 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7348 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7349 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7350 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7351 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7352 information.
7353
7354 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7355 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7356
7357 Example:
7358 """"""""
7359
7360 .. code-block:: llvm
7361
7362         ; yields [12 x i8]*:aptr
7363         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7364         ; yields i8*:vptr
7365         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7366         ; yields i8*:eptr
7367         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7368         ; yields i32*:iptr
7369         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7370
7371 Vector of pointers:
7372 """""""""""""""""""
7373
7374 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7375 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7376 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7377 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7378
7379 .. code-block:: llvm
7380
7381      ; All arguments are vectors:
7382      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7383      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7384
7385      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7386      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7387      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7388
7389      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7390      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7391      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7392
7393      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7394
7395 The two following instructions are equivalent:
7396
7397 .. code-block:: llvm
7398
7399      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7400        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7401        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7402        <4 x i32> %ind4,
7403        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7404
7405      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7406        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7407
7408 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7409 makes sense:
7410
7411 .. code-block:: c
7412
7413     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7414     double *A, B; int *C;
7415     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7416       A[i] = B[C[i]];
7417     }
7418
7419 .. code-block:: llvm
7420
7421     ; get pointers for 8 elements from array B
7422     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7423     ; load 8 elements from array B into A
7424     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7425          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7426
7427 Conversion Operations
7428 ---------------------
7429
7430 The instructions in this category are the conversion instructions
7431 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7432 various bit conversions on the operand.
7433
7434 '``trunc .. to``' Instruction
7435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7436
7437 Syntax:
7438 """""""
7439
7440 ::
7441
7442       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7443
7444 Overview:
7445 """""""""
7446
7447 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7448
7449 Arguments:
7450 """"""""""
7451
7452 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7453 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7454 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7455 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7456 types are not allowed.
7457
7458 Semantics:
7459 """"""""""
7460
7461 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7462 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7463 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7464 It will always truncate bits.
7465
7466 Example:
7467 """"""""
7468
7469 .. code-block:: llvm
7470
7471       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7472       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7473       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7474       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7475
7476 '``zext .. to``' Instruction
7477 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7478
7479 Syntax:
7480 """""""
7481
7482 ::
7483
7484       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7485
7486 Overview:
7487 """""""""
7488
7489 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7490
7491 Arguments:
7492 """"""""""
7493
7494 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7495 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7496 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7497 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7498
7499 Semantics:
7500 """"""""""
7501
7502 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7503 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7504
7505 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7506
7507 Example:
7508 """"""""
7509
7510 .. code-block:: llvm
7511
7512       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7513       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7514       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7515
7516 '``sext .. to``' Instruction
7517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7518
7519 Syntax:
7520 """""""
7521
7522 ::
7523
7524       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7525
7526 Overview:
7527 """""""""
7528
7529 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7530
7531 Arguments:
7532 """"""""""
7533
7534 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7535 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7536 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7537 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7538
7539 Semantics:
7540 """"""""""
7541
7542 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7543 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7544 of the type ``ty2``.
7545
7546 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7547
7548 Example:
7549 """"""""
7550
7551 .. code-block:: llvm
7552
7553       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7554       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7555       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7556
7557 '``fptrunc .. to``' Instruction
7558 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7559
7560 Syntax:
7561 """""""
7562
7563 ::
7564
7565       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7566
7567 Overview:
7568 """""""""
7569
7570 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7571
7572 Arguments:
7573 """"""""""
7574
7575 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7576 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7577 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7578 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7579
7580 Semantics:
7581 """"""""""
7582
7583 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7584 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7585 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7586 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7587 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7588 round to zero) is undefined.
7589
7590 Example:
7591 """"""""
7592
7593 .. code-block:: llvm
7594
7595       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7596       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7597
7598 '``fpext .. to``' Instruction
7599 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7600
7601 Syntax:
7602 """""""
7603
7604 ::
7605
7606       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7607
7608 Overview:
7609 """""""""
7610
7611 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7612 point value.
7613
7614 Arguments:
7615 """"""""""
7616
7617 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7618 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7619 to. The source type must be smaller than the destination type.
7620
7621 Semantics:
7622 """"""""""
7623
7624 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7625 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7626 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7627 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7628 *no-op cast* for a floating point cast.
7629
7630 Example:
7631 """"""""
7632
7633 .. code-block:: llvm
7634
7635       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7636       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7637
7638 '``fptoui .. to``' Instruction
7639 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7640
7641 Syntax:
7642 """""""
7643
7644 ::
7645
7646       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7647
7648 Overview:
7649 """""""""
7650
7651 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7652 integer equivalent of type ``ty2``.
7653
7654 Arguments:
7655 """"""""""
7656
7657 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7658 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7659 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7660 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7661 type with the same number of elements as ``ty``
7662
7663 Semantics:
7664 """"""""""
7665
7666 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7667 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7668 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7669 are undefined.
7670
7671 Example:
7672 """"""""
7673
7674 .. code-block:: llvm
7675
7676       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7677       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7678       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7679
7680 '``fptosi .. to``' Instruction
7681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7682
7683 Syntax:
7684 """""""
7685
7686 ::
7687
7688       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7689
7690 Overview:
7691 """""""""
7692
7693 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7694 ``value`` to type ``ty2``.
7695
7696 Arguments:
7697 """"""""""
7698
7699 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7700 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7701 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7702 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7703 type with the same number of elements as ``ty``
7704
7705 Semantics:
7706 """"""""""
7707
7708 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7709 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7710 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7711 are undefined.
7712
7713 Example:
7714 """"""""
7715
7716 .. code-block:: llvm
7717
7718       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7719       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7720       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7721
7722 '``uitofp .. to``' Instruction
7723 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7724
7725 Syntax:
7726 """""""
7727
7728 ::
7729
7730       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7731
7732 Overview:
7733 """""""""
7734
7735 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7736 and converts that value to the ``ty2`` type.
7737
7738 Arguments:
7739 """"""""""
7740
7741 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7742 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7743 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7744 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7745 type with the same number of elements as ``ty``
7746
7747 Semantics:
7748 """"""""""
7749
7750 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7751 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7752 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7753 are undefined.
7754
7755 Example:
7756 """"""""
7757
7758 .. code-block:: llvm
7759
7760       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7761       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7762
7763 '``sitofp .. to``' Instruction
7764 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7765
7766 Syntax:
7767 """""""
7768
7769 ::
7770
7771       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7772
7773 Overview:
7774 """""""""
7775
7776 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7777 converts that value to the ``ty2`` type.
7778
7779 Arguments:
7780 """"""""""
7781
7782 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7783 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7784 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7785 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7786 type with the same number of elements as ``ty``
7787
7788 Semantics:
7789 """"""""""
7790
7791 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7792 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7793 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7794 undefined.
7795
7796 Example:
7797 """"""""
7798
7799 .. code-block:: llvm
7800
7801       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7802       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7803
7804 .. _i_ptrtoint:
7805
7806 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7808
7809 Syntax:
7810 """""""
7811
7812 ::
7813
7814       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7815
7816 Overview:
7817 """""""""
7818
7819 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7820 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7821
7822 Arguments:
7823 """"""""""
7824
7825 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7826 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7827 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7828 a vector of integers type.
7829
7830 Semantics:
7831 """"""""""
7832
7833 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7834 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7835 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7836 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7837 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7838 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7839 change.
7840
7841 Example:
7842 """"""""
7843
7844 .. code-block:: llvm
7845
7846       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7847       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7848       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7849
7850 .. _i_inttoptr:
7851
7852 '``inttoptr .. to``' Instruction
7853 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7854
7855 Syntax:
7856 """""""
7857
7858 ::
7859
7860       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7861
7862 Overview:
7863 """""""""
7864
7865 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7866 pointer type, ``ty2``.
7867
7868 Arguments:
7869 """"""""""
7870
7871 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7872 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7873 type.
7874
7875 Semantics:
7876 """"""""""
7877
7878 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7879 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7880 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7881 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7882 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7883 nothing is done (*no-op cast*).
7884
7885 Example:
7886 """"""""
7887
7888 .. code-block:: llvm
7889
7890       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7891       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7892       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7893       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7894
7895 .. _i_bitcast:
7896
7897 '``bitcast .. to``' Instruction
7898 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7899
7900 Syntax:
7901 """""""
7902
7903 ::
7904
7905       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7906
7907 Overview:
7908 """""""""
7909
7910 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7911 changing any bits.
7912
7913 Arguments:
7914 """"""""""
7915
7916 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7917 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7918 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7919 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7920 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7921 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7922 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7923 long as they have the same size).
7924
7925 Semantics:
7926 """"""""""
7927
7928 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7929 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7930 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7931 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7932 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7933 pointers) types with the same address space through this instruction.
7934 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7935 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7936
7937 Example:
7938 """"""""
7939
7940 .. code-block:: llvm
7941
7942       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7943       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7944       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7945       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7946
7947 .. _i_addrspacecast:
7948
7949 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7951
7952 Syntax:
7953 """""""
7954
7955 ::
7956
7957       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7958
7959 Overview:
7960 """""""""
7961
7962 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7963 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7964
7965 Arguments:
7966 """"""""""
7967
7968 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7969 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7970 address space.
7971
7972 Semantics:
7973 """"""""""
7974
7975 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7976 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7977 value modification, depending on the target and the address space
7978 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7979 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7980 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7981 location.
7982
7983 Example:
7984 """"""""
7985
7986 .. code-block:: llvm
7987
7988       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7989       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7990       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7991
7992 .. _otherops:
7993
7994 Other Operations
7995 ----------------
7996
7997 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7998 which defy better classification.
7999
8000 .. _i_icmp:
8001
8002 '``icmp``' Instruction
8003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8004
8005 Syntax:
8006 """""""
8007
8008 ::
8009
8010       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8011
8012 Overview:
8013 """""""""
8014
8015 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8016 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8017 pointer, or pointer vector operands.
8018
8019 Arguments:
8020 """"""""""
8021
8022 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8023 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8024 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8025
8026 #. ``eq``: equal
8027 #. ``ne``: not equal
8028 #. ``ugt``: unsigned greater than
8029 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8030 #. ``ult``: unsigned less than
8031 #. ``ule``: unsigned less or equal
8032 #. ``sgt``: signed greater than
8033 #. ``sge``: signed greater or equal
8034 #. ``slt``: signed less than
8035 #. ``sle``: signed less or equal
8036
8037 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8038 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8039 must also be identical types.
8040
8041 Semantics:
8042 """"""""""
8043
8044 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8045 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8046 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8047
8048 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8049    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8050 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8051    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8052 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8053    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8054 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8055    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8056 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8057    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8058 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8059    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8060 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8061    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8062 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8063    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8064 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8065    if ``op1`` is less than ``op2``.
8066 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8067    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8068
8069 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8070 are compared as if they were integers.
8071
8072 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8073 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8074 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8075
8076 Example:
8077 """"""""
8078
8079 .. code-block:: llvm
8080
8081       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8082       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8083       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8084       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8085       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8086       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8087
8088 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8089 ``icmp`` instruction.
8090
8091 .. _i_fcmp:
8092
8093 '``fcmp``' Instruction
8094 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8095
8096 Syntax:
8097 """""""
8098
8099 ::
8100
8101       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8102
8103 Overview:
8104 """""""""
8105
8106 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8107 values based on comparison of its operands.
8108
8109 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8110 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8111
8112 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8113 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8114 compared.
8115
8116 Arguments:
8117 """"""""""
8118
8119 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8120 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8121 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8122
8123 #. ``false``: no comparison, always returns false
8124 #. ``oeq``: ordered and equal
8125 #. ``ogt``: ordered and greater than
8126 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8127 #. ``olt``: ordered and less than
8128 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8129 #. ``one``: ordered and not equal
8130 #. ``ord``: ordered (no nans)
8131 #. ``ueq``: unordered or equal
8132 #. ``ugt``: unordered or greater than
8133 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8134 #. ``ult``: unordered or less than
8135 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8136 #. ``une``: unordered or not equal
8137 #. ``uno``: unordered (either nans)
8138 #. ``true``: no comparison, always returns true
8139
8140 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8141 that either operand may be a QNAN.
8142
8143 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8144 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8145 type. They must have identical types.
8146
8147 Semantics:
8148 """"""""""
8149
8150 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8151 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8152 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8153 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8154
8155 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8156 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8157    is equal to ``op2``.
8158 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8159    is greater than ``op2``.
8160 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8161    is greater than or equal to ``op2``.
8162 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8163    is less than ``op2``.
8164 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8165    is less than or equal to ``op2``.
8166 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8167    is not equal to ``op2``.
8168 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8169 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8170    equal to ``op2``.
8171 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8172    greater than ``op2``.
8173 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8174    greater than or equal to ``op2``.
8175 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8176    less than ``op2``.
8177 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8178    less than or equal to ``op2``.
8179 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8180    not equal to ``op2``.
8181 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8182 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8183
8184 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8185 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8186 otherwise unsafe floating point optimizations.
8187
8188 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8189 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8190 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8191 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8192
8193 Example:
8194 """"""""
8195
8196 .. code-block:: llvm
8197
8198       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8199       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8200       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8201       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8202
8203 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8204 ``fcmp`` instruction.
8205
8206 .. _i_phi:
8207
8208 '``phi``' Instruction
8209 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8210
8211 Syntax:
8212 """""""
8213
8214 ::
8215
8216       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8217
8218 Overview:
8219 """""""""
8220
8221 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8222 graph representing the function.
8223
8224 Arguments:
8225 """"""""""
8226
8227 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8228 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8229 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8230 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8231 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8232 label arguments.
8233
8234 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8235 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8236 block.
8237
8238 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8239 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8240 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8241 instruction's return value on the same edge).
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8247 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8248 executed just prior to the current block.
8249
8250 Example:
8251 """"""""
8252
8253 .. code-block:: llvm
8254
8255     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8256       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8257       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8258       br label %Loop
8259
8260 .. _i_select:
8261
8262 '``select``' Instruction
8263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8264
8265 Syntax:
8266 """""""
8267
8268 ::
8269
8270       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8271
8272       selty is either i1 or {<N x i1>}
8273
8274 Overview:
8275 """""""""
8276
8277 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8278 condition, without IR-level branching.
8279
8280 Arguments:
8281 """"""""""
8282
8283 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8284 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8285 class <t_firstclass>` type.
8286
8287 Semantics:
8288 """"""""""
8289
8290 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8291 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8292 argument.
8293
8294 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8295 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8296
8297 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8298 same size, then an entire vector is selected.
8299
8300 Example:
8301 """"""""
8302
8303 .. code-block:: llvm
8304
8305       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8306
8307 .. _i_call:
8308
8309 '``call``' Instruction
8310 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8311
8312 Syntax:
8313 """""""
8314
8315 ::
8316
8317       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8318                    [ operand bundles ]
8319
8320 Overview:
8321 """""""""
8322
8323 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8324
8325 Arguments:
8326 """"""""""
8327
8328 This instruction requires several arguments:
8329
8330 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8331    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8332    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8333    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8334    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8335
8336    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8337       recursive cycle in the call graph.
8338    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8339       forwarded in place.
8340
8341    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8342    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8343    rules:
8344
8345    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8346      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8347    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8348      produced by the call or void.
8349    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8350      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8351      in address space.
8352    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8353    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8354      returned, and inalloca, must match.
8355    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8356      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8357      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8358
8359    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8360    the following conditions are met:
8361
8362    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8363    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8364       uses value of call or is void).
8365    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8366       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8367    -  `Platform-specific constraints are
8368       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8369
8370 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8371    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8372    call optimization from being performed on the call.
8373
8374 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more 
8375    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8376    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
8377    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
8378
8379 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8380    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8381    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8382    calling convention of the call must match the calling convention of
8383    the target function, or else the behavior is undefined.
8384 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8385    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8386    are valid here.
8387 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8388    type of the return value. Functions that return no value are marked
8389    ``void``.
8390 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8391    being invoked. The argument types must match the types implied by
8392    this signature. This type can be omitted if the function is not
8393    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8394    function.
8395 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8396    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8397    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8398    to function value.
8399 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8400    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8401    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8402    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8403    extra arguments can be specified.
8404 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8405    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8406    attributes are valid here.
8407 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8408
8409 Semantics:
8410 """"""""""
8411
8412 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8413 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8414 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8415 flow continues with the instruction after the function call, and the
8416 return value of the function is bound to the result argument.
8417
8418 Example:
8419 """"""""
8420
8421 .. code-block:: llvm
8422
8423       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8424       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8425       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8426       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8427       call void %foo(i8 97 signext)
8428
8429       %struct.A = type { i32, i8 }
8430       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8431       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8432       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8433       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8434       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8435
8436 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8437 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8438 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8439 This is something we'd like to change in the future to provide better
8440 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8441
8442 .. _i_va_arg:
8443
8444 '``va_arg``' Instruction
8445 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8446
8447 Syntax:
8448 """""""
8449
8450 ::
8451
8452       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8453
8454 Overview:
8455 """""""""
8456
8457 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8458 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8459 the ``va_arg`` macro in C.
8460
8461 Arguments:
8462 """"""""""
8463
8464 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8465 argument. It returns a value of the specified argument type and
8466 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8467 type of ``va_list`` is target specific.
8468
8469 Semantics:
8470 """"""""""
8471
8472 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8473 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8474 the next argument. For more information, see the variable argument
8475 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8476
8477 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8478 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8479 function.
8480
8481 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8482 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8483
8484 Example:
8485 """"""""
8486
8487 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8488
8489 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8490 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8491 types on any target.
8492
8493 .. _i_landingpad:
8494
8495 '``landingpad``' Instruction
8496 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8497
8498 Syntax:
8499 """""""
8500
8501 ::
8502
8503       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8504       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8505
8506       <clause> := catch <type> <value>
8507       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8508
8509 Overview:
8510 """""""""
8511
8512 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8513 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8514 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8515 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8516 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8517 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8518
8519 Arguments:
8520 """"""""""
8521
8522 The optional
8523 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8524
8525 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8526 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8527 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8528 clause takes an array constant as its argument. Use
8529 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8530 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8531 the ``cleanup`` flag.
8532
8533 Semantics:
8534 """"""""""
8535
8536 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8537 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8538 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8539 calling conventions, how the personality function results are
8540 represented in LLVM IR is target specific.
8541
8542 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8543 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8544 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8545 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8546 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8547 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8548 unwinding continues further up the call stack.
8549
8550 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8551
8552 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8553    of an '``invoke``' instruction.
8554 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8555    first non-PHI instruction.
8556 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8557    pad block.
8558 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8559    '``landingpad``' instruction.
8560
8561 Example:
8562 """"""""
8563
8564 .. code-block:: llvm
8565
8566       ;; A landing pad which can catch an integer.
8567       %res = landingpad { i8*, i32 }
8568                catch i8** @_ZTIi
8569       ;; A landing pad that is a cleanup.
8570       %res = landingpad { i8*, i32 }
8571                cleanup
8572       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8573       %res = landingpad { i8*, i32 }
8574                catch i8** @_ZTIi
8575                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8576
8577 .. _i_cleanuppad:
8578
8579 '``cleanuppad``' Instruction
8580 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8581
8582 Syntax:
8583 """""""
8584
8585 ::
8586
8587       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
8588
8589 Overview:
8590 """""""""
8591
8592 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8593 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8594 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8595 transfer control to run cleanup actions.
8596 The ``args`` correspond to whatever additional
8597 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8598 execute the cleanup.
8599 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8600 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8601 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
8602 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
8603 this operand may be the token ``none``.
8604
8605 Arguments:
8606 """"""""""
8607
8608 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8609 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8610
8611 Semantics:
8612 """"""""""
8613
8614 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8615 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8616 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8617 As with calling conventions, how the personality function results are
8618 represented in LLVM IR is target specific.
8619
8620 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8621
8622 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8623    an exceptional instruction.
8624 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8625    first non-PHI instruction.
8626 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8627    cleanup block.
8628 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8629    '``cleanuppad``' instruction.
8630
8631 Executing a ``cleanuppad`` instruction constitutes "entering" that pad.
8632 The pad may then be "exited" in one of three ways:
8633 1)  explicitly via a ``cleanupret`` that consumes it.  Executing such a ``cleanupret``
8634     is undefined behavior if any descendant pads have been entered but not yet
8635     exited.
8636 2)  implicitly via a call (which unwinds all the way to the current function's caller),
8637     or via a ``catchswitch`` or a ``cleanupret`` that unwinds to caller.
8638 3)  implicitly via an unwind edge whose destination EH pad isn't a descendant of
8639     the ``cleanuppad``.  When the ``cleanuppad`` is exited in this manner, it is
8640     undefined behavior if the destination EH pad has a parent which is not an
8641     ancestor of the ``cleanuppad`` being exited.
8642
8643 It is undefined behavior for the ``cleanuppad`` to exit via an unwind edge which
8644 does not transitively unwind to the same destination as a constituent
8645 ``cleanupret``.
8646
8647 Example:
8648 """"""""
8649
8650 .. code-block:: llvm
8651
8652       %tok = cleanuppad within %cs []
8653
8654 .. _intrinsics:
8655
8656 Intrinsic Functions
8657 ===================
8658
8659 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8660 have well known names and semantics and are required to follow certain
8661 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8662 for the LLVM language that does not require changing all of the
8663 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8664 reader/writer, the parser, etc...).
8665
8666 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8667 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8668 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8669 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8670 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8671 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8672 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8673 are added that they be documented here.
8674
8675 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8676 represents a family of functions that perform the same operation but on
8677 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8678 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8679 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8680 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8681 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8682 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8683 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8684 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8685 argument or the result.
8686
8687 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8688 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8689 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8690 whose type is matched against another type do not. For example, the
8691 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8692 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8693 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8694 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8695 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8696 type is matched against the return type, it does not require its own
8697 name suffix.
8698
8699 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8700 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8701
8702 .. _int_varargs:
8703
8704 Variable Argument Handling Intrinsics
8705 -------------------------------------
8706
8707 Variable argument support is defined in LLVM with the
8708 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8709 functions. These functions are related to the similarly named macros
8710 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8711
8712 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8713 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8714 does not define what this type is, so all transformations should be
8715 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8716
8717 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8718 variable argument handling intrinsic functions are used.
8719
8720 .. code-block:: llvm
8721
8722     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8723     ; it is merely an i8*.
8724     %struct.va_list = type { i8* }
8725
8726     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8727     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8728
8729     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8730       ; Initialize variable argument processing
8731       %ap = alloca %struct.va_list
8732       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8733       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8734
8735       ; Read a single integer argument
8736       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8737
8738       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8739       %aq = alloca i8*
8740       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8741       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8742       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8743
8744       ; Stop processing of arguments.
8745       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8746       ret i32 %tmp
8747     }
8748
8749     declare void @llvm.va_start(i8*)
8750     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8751     declare void @llvm.va_end(i8*)
8752
8753 .. _int_va_start:
8754
8755 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8756 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8757
8758 Syntax:
8759 """""""
8760
8761 ::
8762
8763       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8764
8765 Overview:
8766 """""""""
8767
8768 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8769 subsequent use by ``va_arg``.
8770
8771 Arguments:
8772 """"""""""
8773
8774 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8775
8776 Semantics:
8777 """"""""""
8778
8779 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8780 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8781 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8782 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8783 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8784 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8785 that out.
8786
8787 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8789
8790 Syntax:
8791 """""""
8792
8793 ::
8794
8795       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8796
8797 Overview:
8798 """""""""
8799
8800 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8801 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8802
8803 Arguments:
8804 """"""""""
8805
8806 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8807
8808 Semantics:
8809 """"""""""
8810
8811 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8812 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8813 element to which the argument points. Calls to
8814 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8815 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8816 ``llvm.va_end``.
8817
8818 .. _int_va_copy:
8819
8820 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8821 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8822
8823 Syntax:
8824 """""""
8825
8826 ::
8827
8828       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8829
8830 Overview:
8831 """""""""
8832
8833 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8834 from the source argument list to the destination argument list.
8835
8836 Arguments:
8837 """"""""""
8838
8839 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8840 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8841
8842 Semantics:
8843 """"""""""
8844
8845 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8846 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8847 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8848 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8849 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8850
8851 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8852 --------------------------------------
8853
8854 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8855 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8856 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8857 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8858
8859 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8860 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8861 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8862 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8863 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8864 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8865
8866 Experimental Statepoint Intrinsics
8867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8868
8869 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8870 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8871 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8872 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8873 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8874 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8875 described in :doc:`Statepoints`.
8876
8877 .. _int_gcroot:
8878
8879 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8880 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8881
8882 Syntax:
8883 """""""
8884
8885 ::
8886
8887       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8888
8889 Overview:
8890 """""""""
8891
8892 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8893 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8894
8895 Arguments:
8896 """"""""""
8897
8898 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8899 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8900 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8901 root.
8902
8903 Semantics:
8904 """"""""""
8905
8906 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8907 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8908 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8909 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8910 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8911
8912 .. _int_gcread:
8913
8914 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8916
8917 Syntax:
8918 """""""
8919
8920 ::
8921
8922       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8923
8924 Overview:
8925 """""""""
8926
8927 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8928 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8929 barriers.
8930
8931 Arguments:
8932 """"""""""
8933
8934 The second argument is the address to read from, which should be an
8935 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8936 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8937 runtime (otherwise null).
8938
8939 Semantics:
8940 """"""""""
8941
8942 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8943 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8944 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8945 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8946 algorithm <gc>`.
8947
8948 .. _int_gcwrite:
8949
8950 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8951 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8952
8953 Syntax:
8954 """""""
8955
8956 ::
8957
8958       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8959
8960 Overview:
8961 """""""""
8962
8963 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8964 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8965 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8966
8967 Arguments:
8968 """"""""""
8969
8970 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8971 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8972 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8973 object, Obj may be null.
8974
8975 Semantics:
8976 """"""""""
8977
8978 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8979 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8980 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8981 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8982 algorithm <gc>`.
8983
8984 Code Generator Intrinsics
8985 -------------------------
8986
8987 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8988 may only be implemented with code generator support.
8989
8990 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8991 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8992
8993 Syntax:
8994 """""""
8995
8996 ::
8997
8998       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8999
9000 Overview:
9001 """""""""
9002
9003 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9004 target-specific value indicating the return address of the current
9005 function or one of its callers.
9006
9007 Arguments:
9008 """"""""""
9009
9010 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9011 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9012 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9013 value.
9014
9015 Semantics:
9016 """"""""""
9017
9018 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9019 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9020 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9021 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9022 used for debugging purposes.
9023
9024 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9025 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9026 of the obvious source-language caller.
9027
9028 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9029 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9030
9031 Syntax:
9032 """""""
9033
9034 ::
9035
9036       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9037
9038 Overview:
9039 """""""""
9040
9041 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9042 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9043
9044 Arguments:
9045 """"""""""
9046
9047 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9048 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9049 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9050 value.
9051
9052 Semantics:
9053 """"""""""
9054
9055 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9056 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9057 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9058 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9059 used for debugging purposes.
9060
9061 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9062 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9063 of the obvious source-language caller.
9064
9065 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9066 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9067
9068 Syntax:
9069 """""""
9070
9071 ::
9072
9073       declare void @llvm.localescape(...)
9074       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9075
9076 Overview:
9077 """""""""
9078
9079 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9080 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9081 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9082 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9083
9084 Arguments:
9085 """"""""""
9086
9087 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9088 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9089 once, and it can only do so from the entry block.
9090
9091 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9092 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9093 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9094 other modules.
9095
9096 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9097 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9098 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9099 pointer in platform-specific ways.
9100
9101 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9102 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9103
9104 Semantics:
9105 """"""""""
9106
9107 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9108 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9109 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9110 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9111 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9112 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9113 '``llvm.localrecover``'.
9114
9115 .. _int_read_register:
9116 .. _int_write_register:
9117
9118 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9120
9121 Syntax:
9122 """""""
9123
9124 ::
9125
9126       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9127       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9128       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9129       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9130       !0 = !{!"sp\00"}
9131
9132 Overview:
9133 """""""""
9134
9135 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9136 provides access to the named register. The register must be valid on
9137 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9138 with the register being read.
9139
9140 Semantics:
9141 """"""""""
9142
9143 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9144 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9145 the current value of the register, where possible.
9146
9147 This is useful to implement named register global variables that need
9148 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9149 bare-metal programs including OS kernels.
9150
9151 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9152 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9153 allocatable registers are not supported.
9154
9155 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9156 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9157 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9158 registers.
9159
9160 .. _int_stacksave:
9161
9162 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9163 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9164
9165 Syntax:
9166 """""""
9167
9168 ::
9169
9170       declare i8* @llvm.stacksave()
9171
9172 Overview:
9173 """""""""
9174
9175 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9176 of the function stack, for use with
9177 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9178 implementing language features like scoped automatic variable sized
9179 arrays in C99.
9180
9181 Semantics:
9182 """"""""""
9183
9184 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9185 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9186 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9187 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9188 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9189 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9190 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9191
9192 .. _int_stackrestore:
9193
9194 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9195 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9196
9197 Syntax:
9198 """""""
9199
9200 ::
9201
9202       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9203
9204 Overview:
9205 """""""""
9206
9207 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9208 the function stack to the state it was in when the corresponding
9209 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9210 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9211 sized arrays in C99.
9212
9213 Semantics:
9214 """"""""""
9215
9216 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9217
9218 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9219
9220 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9221 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9222
9223 Syntax:
9224 """""""
9225
9226 ::
9227
9228       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9229       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9230
9231       Overview:
9232       """""""""
9233
9234       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9235       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9236       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9237       intendend for use in combination with
9238       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9239       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9240       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9241
9242 Semantics:
9243 """"""""""
9244
9245       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9246       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9247       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9248       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9249       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9250       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9251       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9252
9253       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9254       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9255       compile-time-known constant value.
9256
9257       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9258       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9259
9260 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9261 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9262
9263 Syntax:
9264 """""""
9265
9266 ::
9267
9268       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9269
9270 Overview:
9271 """""""""
9272
9273 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9274 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9275 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9276 its performance characteristics.
9277
9278 Arguments:
9279 """"""""""
9280
9281 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9282 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9283 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9284 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9285 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9286 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9287 arguments must be constant integers.
9288
9289 Semantics:
9290 """"""""""
9291
9292 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9293 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9294 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9295 the processor cache for better performance.
9296
9297 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9299
9300 Syntax:
9301 """""""
9302
9303 ::
9304
9305       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9306
9307 Overview:
9308 """""""""
9309
9310 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9311 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9312 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9313 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9314 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9315 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9316 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9317 allow correlations of simulation runs.
9318
9319 Arguments:
9320 """"""""""
9321
9322 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9323
9324 Semantics:
9325 """"""""""
9326
9327 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9328 that do not support this intrinsic may ignore it.
9329
9330 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9332
9333 Syntax:
9334 """""""
9335
9336 ::
9337
9338       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9339
9340 Overview:
9341 """""""""
9342
9343 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9344 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9345 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9346 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9347 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9348 timings.
9349
9350 Semantics:
9351 """"""""""
9352
9353 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9354 memory. Implementations are allowed to either return a application
9355 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9356 is lowered to a constant 0.
9357
9358 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9359 running at and the host platform.
9360
9361 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9362 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9363
9364 Syntax:
9365 """""""
9366
9367 ::
9368
9369       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9370
9371 Overview:
9372 """""""""
9373
9374 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9375 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9376 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9377 flushes the instruction cache.
9378
9379 Semantics:
9380 """"""""""
9381
9382 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9383 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9384 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9385 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9386 privileges.
9387
9388 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9389 time library.
9390
9391 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9392 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9393
9394 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9395 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9396
9397 Syntax:
9398 """""""
9399
9400 ::
9401
9402       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9403                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9404
9405 Overview:
9406 """""""""
9407
9408 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9409 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9410 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9411 program at runtime.
9412
9413 Arguments:
9414 """"""""""
9415
9416 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9417 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9418 (mangled) function name for a set of counters.
9419
9420 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9421 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9422 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9423 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9424 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9425
9426 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9427 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9428
9429 Semantics:
9430 """"""""""
9431
9432 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9433 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9434 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9435 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9436 the ``llvm-profdata`` tool.
9437
9438 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9440
9441 Syntax:
9442 """""""
9443
9444 ::
9445
9446       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9447                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9448                                                  i32 <index>)
9449
9450 Overview:
9451 """""""""
9452
9453 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9454 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9455 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9456 instrumented expressions take in a program at runtime.
9457
9458 Arguments:
9459 """"""""""
9460
9461 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9462 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9463 (mangled) function name for a set of counters.
9464
9465 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9466 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9467 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9468 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9469
9470 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9471 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9472 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9473 supported value profiling kinds are enumerated through the
9474 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9475 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9476 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9477
9478 Semantics:
9479 """"""""""
9480
9481 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9482 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9483 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9484 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9485 runtime library with proper arguments.
9486
9487 Standard C Library Intrinsics
9488 -----------------------------
9489
9490 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9491 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9492 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9493 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9494
9495 .. _int_memcpy:
9496
9497 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9498 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9499
9500 Syntax:
9501 """""""
9502
9503 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9504 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9505 support all bit widths however.
9506
9507 ::
9508
9509       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9510                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9511       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9512                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9513
9514 Overview:
9515 """""""""
9516
9517 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9518 source location to the destination location.
9519
9520 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9521 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9522 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9523
9524 Arguments:
9525 """"""""""
9526
9527 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9528 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9529 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9530 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9531 boolean indicating a volatile access.
9532
9533 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9534 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9535 are aligned to that boundary.
9536
9537 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9538 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9539 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9540
9541 Semantics:
9542 """"""""""
9543
9544 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9545 source location to the destination location, which are not allowed to
9546 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9547 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9548 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9549
9550 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9552
9553 Syntax:
9554 """""""
9555
9556 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9557 bit width and for different address space. Not all targets support all
9558 bit widths however.
9559
9560 ::
9561
9562       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9563                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9564       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9565                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9566
9567 Overview:
9568 """""""""
9569
9570 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9571 source location to the destination location. It is similar to the
9572 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9573 overlap.
9574
9575 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9576 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9577 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9578
9579 Arguments:
9580 """"""""""
9581
9582 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9583 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9584 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9585 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9586 boolean indicating a volatile access.
9587
9588 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9589 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9590 aligned to that boundary.
9591
9592 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9593 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9594 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9595
9596 Semantics:
9597 """"""""""
9598
9599 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9600 source location to the destination location, which may overlap. It
9601 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9602 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9603 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9604
9605 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9606 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9607
9608 Syntax:
9609 """""""
9610
9611 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9612 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9613 support all bit widths.
9614
9615 ::
9616
9617       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9618                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9619       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9620                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9621
9622 Overview:
9623 """""""""
9624
9625 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9626 particular byte value.
9627
9628 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9629 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9630 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9631
9632 Arguments:
9633 """"""""""
9634
9635 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9636 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9637 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9638 argument is the known alignment of the destination location.
9639
9640 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9641 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9642 that boundary.
9643
9644 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9645 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9646 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9647
9648 Semantics:
9649 """"""""""
9650
9651 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9652 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9653 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9654 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9655
9656 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9658
9659 Syntax:
9660 """""""
9661
9662 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9663 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9664 all types however.
9665
9666 ::
9667
9668       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9669       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9670       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9671       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9672       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9673
9674 Overview:
9675 """""""""
9676
9677 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9678 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9679 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9680 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9681 because there is no need to worry about errno being set).
9682 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9683
9684 Arguments:
9685 """"""""""
9686
9687 The argument and return value are floating point numbers of the same
9688 type.
9689
9690 Semantics:
9691 """"""""""
9692
9693 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9694 nonnegative floating point number.
9695
9696 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9697 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9698
9699 Syntax:
9700 """""""
9701
9702 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9703 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9704 all types however.
9705
9706 ::
9707
9708       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9709       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9710       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9711       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9712       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9713
9714 Overview:
9715 """""""""
9716
9717 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9718 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9719 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9720 used, the second argument remains a scalar integer value.
9721
9722 Arguments:
9723 """"""""""
9724
9725 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9726 raise to that power.
9727
9728 Semantics:
9729 """"""""""
9730
9731 This function returns the first value raised to the second power with an
9732 unspecified sequence of rounding operations.
9733
9734 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9736
9737 Syntax:
9738 """""""
9739
9740 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9741 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9742 all types however.
9743
9744 ::
9745
9746       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9747       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9748       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9749       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9750       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9751
9752 Overview:
9753 """""""""
9754
9755 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9756
9757 Arguments:
9758 """"""""""
9759
9760 The argument and return value are floating point numbers of the same
9761 type.
9762
9763 Semantics:
9764 """"""""""
9765
9766 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9767 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9768 conditions in the same way.
9769
9770 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9771 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9772
9773 Syntax:
9774 """""""
9775
9776 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9777 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9778 all types however.
9779
9780 ::
9781
9782       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9783       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9784       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9785       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9786       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9787
9788 Overview:
9789 """""""""
9790
9791 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9792
9793 Arguments:
9794 """"""""""
9795
9796 The argument and return value are floating point numbers of the same
9797 type.
9798
9799 Semantics:
9800 """"""""""
9801
9802 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9803 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9804 conditions in the same way.
9805
9806 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9807 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9808
9809 Syntax:
9810 """""""
9811
9812 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9813 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9814 all types however.
9815
9816 ::
9817
9818       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9819       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9820       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9821       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9822       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9823
9824 Overview:
9825 """""""""
9826
9827 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9828 specified (positive or negative) power.
9829
9830 Arguments:
9831 """"""""""
9832
9833 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9834 to raise to that power.
9835
9836 Semantics:
9837 """"""""""
9838
9839 This function returns the first value raised to the second power,
9840 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9841 handles error conditions in the same way.
9842
9843 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9844 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9845
9846 Syntax:
9847 """""""
9848
9849 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9850 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9851 all types however.
9852
9853 ::
9854
9855       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9856       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9857       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9858       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9859       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9860
9861 Overview:
9862 """""""""
9863
9864 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9865
9866 Arguments:
9867 """"""""""
9868
9869 The argument and return value are floating point numbers of the same
9870 type.
9871
9872 Semantics:
9873 """"""""""
9874
9875 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9876 would, and handles error conditions in the same way.
9877
9878 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9879 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9880
9881 Syntax:
9882 """""""
9883
9884 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9885 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9886 all types however.
9887
9888 ::
9889
9890       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9891       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9892       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9893       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9894       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9895
9896 Overview:
9897 """""""""
9898
9899 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9900
9901 Arguments:
9902 """"""""""
9903
9904 The argument and return value are floating point numbers of the same
9905 type.
9906
9907 Semantics:
9908 """"""""""
9909
9910 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9911 would, and handles error conditions in the same way.
9912
9913 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9914 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9915
9916 Syntax:
9917 """""""
9918
9919 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9920 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9921 all types however.
9922
9923 ::
9924
9925       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9926       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9927       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9928       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9929       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9930
9931 Overview:
9932 """""""""
9933
9934 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9935
9936 Arguments:
9937 """"""""""
9938
9939 The argument and return value are floating point numbers of the same
9940 type.
9941
9942 Semantics:
9943 """"""""""
9944
9945 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9946 would, and handles error conditions in the same way.
9947
9948 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9949 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9950
9951 Syntax:
9952 """""""
9953
9954 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9955 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9956 all types however.
9957
9958 ::
9959
9960       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9961       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9962       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9963       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9964       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9965
9966 Overview:
9967 """""""""
9968
9969 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9970
9971 Arguments:
9972 """"""""""
9973
9974 The argument and return value are floating point numbers of the same
9975 type.
9976
9977 Semantics:
9978 """"""""""
9979
9980 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9981 would, and handles error conditions in the same way.
9982
9983 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9984 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9985
9986 Syntax:
9987 """""""
9988
9989 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9990 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9991 all types however.
9992
9993 ::
9994
9995       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9996       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9997       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9998       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9999       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10000
10001 Overview:
10002 """""""""
10003
10004 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10005
10006 Arguments:
10007 """"""""""
10008
10009 The argument and return value are floating point numbers of the same
10010 type.
10011
10012 Semantics:
10013 """"""""""
10014
10015 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10016 would, and handles error conditions in the same way.
10017
10018 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10019 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10020
10021 Syntax:
10022 """""""
10023
10024 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10025 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10026 all types however.
10027
10028 ::
10029
10030       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10031       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10032       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10033       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10034       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10035
10036 Overview:
10037 """""""""
10038
10039 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10040 operation.
10041
10042 Arguments:
10043 """"""""""
10044
10045 The argument and return value are floating point numbers of the same
10046 type.
10047
10048 Semantics:
10049 """"""""""
10050
10051 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10052 would, and does not set errno.
10053
10054 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10055 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10056
10057 Syntax:
10058 """""""
10059
10060 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10061 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10062 all types however.
10063
10064 ::
10065
10066       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10067       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10068       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10069       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10070       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10071
10072 Overview:
10073 """""""""
10074
10075 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10076 operand.
10077
10078 Arguments:
10079 """"""""""
10080
10081 The argument and return value are floating point numbers of the same
10082 type.
10083
10084 Semantics:
10085 """"""""""
10086
10087 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10088 would, and handles error conditions in the same way.
10089
10090 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10092
10093 Syntax:
10094 """""""
10095
10096 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10097 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10098 all types however.
10099
10100 ::
10101
10102       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10103       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10104       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10105       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10106       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10107
10108 Overview:
10109 """""""""
10110
10111 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10112 arguments.
10113
10114
10115 Arguments:
10116 """"""""""
10117
10118 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10119 type.
10120
10121 Semantics:
10122 """"""""""
10123
10124 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10125 fmin.
10126
10127 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10128 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10129 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10130 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10131
10132 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10133 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10134
10135 Syntax:
10136 """""""
10137
10138 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10139 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10140 all types however.
10141
10142 ::
10143
10144       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10145       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10146       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10147       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10148       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10149
10150 Overview:
10151 """""""""
10152
10153 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10154 arguments.
10155
10156
10157 Arguments:
10158 """"""""""
10159
10160 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10161 type.
10162
10163 Semantics:
10164 """"""""""
10165 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10166 fmax.
10167
10168 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10169 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10170 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10171 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10172
10173 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10174 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10175
10176 Syntax:
10177 """""""
10178
10179 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10180 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10181 all types however.
10182
10183 ::
10184
10185       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10186       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10187       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10188       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10189       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10190
10191 Overview:
10192 """""""""
10193
10194 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10195 first operand and the sign of the second operand.
10196
10197 Arguments:
10198 """"""""""
10199
10200 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10201 type.
10202
10203 Semantics:
10204 """"""""""
10205
10206 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10207 functions would, and handles error conditions in the same way.
10208
10209 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10210 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10211
10212 Syntax:
10213 """""""
10214
10215 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10216 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10217 all types however.
10218
10219 ::
10220
10221       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10222       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10223       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10224       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10225       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10226
10227 Overview:
10228 """""""""
10229
10230 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10231
10232 Arguments:
10233 """"""""""
10234
10235 The argument and return value are floating point numbers of the same
10236 type.
10237
10238 Semantics:
10239 """"""""""
10240
10241 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10242 would, and handles error conditions in the same way.
10243
10244 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10246
10247 Syntax:
10248 """""""
10249
10250 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10251 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10252 all types however.
10253
10254 ::
10255
10256       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10257       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10258       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10259       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10260       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10261
10262 Overview:
10263 """""""""
10264
10265 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10266
10267 Arguments:
10268 """"""""""
10269
10270 The argument and return value are floating point numbers of the same
10271 type.
10272
10273 Semantics:
10274 """"""""""
10275
10276 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10277 would, and handles error conditions in the same way.
10278
10279 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10280 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10281
10282 Syntax:
10283 """""""
10284
10285 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10286 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10287 all types however.
10288
10289 ::
10290
10291       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10292       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10293       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10294       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10295       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10296
10297 Overview:
10298 """""""""
10299
10300 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10301 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10302
10303 Arguments:
10304 """"""""""
10305
10306 The argument and return value are floating point numbers of the same
10307 type.
10308
10309 Semantics:
10310 """"""""""
10311
10312 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10313 would, and handles error conditions in the same way.
10314
10315 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10317
10318 Syntax:
10319 """""""
10320
10321 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10322 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10323 all types however.
10324
10325 ::
10326
10327       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10328       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10329       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10330       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10331       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10332
10333 Overview:
10334 """""""""
10335
10336 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10337 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10338 operand isn't an integer.
10339
10340 Arguments:
10341 """"""""""
10342
10343 The argument and return value are floating point numbers of the same
10344 type.
10345
10346 Semantics:
10347 """"""""""
10348
10349 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10350 would, and handles error conditions in the same way.
10351
10352 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10353 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10354
10355 Syntax:
10356 """""""
10357
10358 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10359 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10360 all types however.
10361
10362 ::
10363
10364       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10365       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10366       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10367       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10368       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10369
10370 Overview:
10371 """""""""
10372
10373 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10374 nearest integer.
10375
10376 Arguments:
10377 """"""""""
10378
10379 The argument and return value are floating point numbers of the same
10380 type.
10381
10382 Semantics:
10383 """"""""""
10384
10385 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10386 functions would, and handles error conditions in the same way.
10387
10388 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10389 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10390
10391 Syntax:
10392 """""""
10393
10394 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10395 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10396 all types however.
10397
10398 ::
10399
10400       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10401       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10402       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10403       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10404       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10405
10406 Overview:
10407 """""""""
10408
10409 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10410 nearest integer.
10411
10412 Arguments:
10413 """"""""""
10414
10415 The argument and return value are floating point numbers of the same
10416 type.
10417
10418 Semantics:
10419 """"""""""
10420
10421 This function returns the same values as the libm ``round``
10422 functions would, and handles error conditions in the same way.
10423
10424 Bit Manipulation Intrinsics
10425 ---------------------------
10426
10427 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10428 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10429
10430 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10432
10433 Syntax:
10434 """""""
10435
10436 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10437 integer type.
10438
10439 ::
10440
10441       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10442       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10443       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10444
10445 Overview:
10446 """""""""
10447
10448 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10449 bitpattern of an integer value; for example ``0b1234567`` becomes
10450 ``0b7654321``.
10451
10452 Semantics:
10453 """"""""""
10454
10455 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10456 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10457
10458 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10460
10461 Syntax:
10462 """""""
10463
10464 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10465 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10466
10467 ::
10468
10469       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10470       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10471       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10472
10473 Overview:
10474 """""""""
10475
10476 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10477 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10478 These are useful for performing operations on data that is not in the
10479 target's native byte order.
10480
10481 Semantics:
10482 """"""""""
10483
10484 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10485 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10486 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10487 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10488 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10489 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10490 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10491 respectively).
10492
10493 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10494 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10495
10496 Syntax:
10497 """""""
10498
10499 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10500 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10501 support all bit widths or vector types, however.
10502
10503 ::
10504
10505       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10506       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10507       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10508       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10509       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10510       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10511
10512 Overview:
10513 """""""""
10514
10515 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10516 in a value.
10517
10518 Arguments:
10519 """"""""""
10520
10521 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10522 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10523 match the argument type.
10524
10525 Semantics:
10526 """"""""""
10527
10528 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10529 each element of a vector.
10530
10531 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10533
10534 Syntax:
10535 """""""
10536
10537 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10538 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10539 targets support all bit widths or vector types, however.
10540
10541 ::
10542
10543       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10544       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10545       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10546       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10547       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10548       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10549
10550 Overview:
10551 """""""""
10552
10553 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10554 leading zeros in a variable.
10555
10556 Arguments:
10557 """"""""""
10558
10559 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10560 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10561 type must match the first argument type.
10562
10563 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10564 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10565 defined result. Historically some architectures did not provide a
10566 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10567 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10568
10569 Semantics:
10570 """"""""""
10571
10572 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10573 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10574 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10575 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10576 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10577
10578 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10580
10581 Syntax:
10582 """""""
10583
10584 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10585 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10586 support all bit widths or vector types, however.
10587
10588 ::
10589
10590       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10591       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10592       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10593       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10594       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10595       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10596
10597 Overview:
10598 """""""""
10599
10600 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10601 trailing zeros.
10602
10603 Arguments:
10604 """"""""""
10605
10606 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10607 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10608 type must match the first argument type.
10609
10610 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10611 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10612 defined result. Historically some architectures did not provide a
10613 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10614 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10615
10616 Semantics:
10617 """"""""""
10618
10619 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10620 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10621 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10622 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10623 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10624
10625 .. _int_overflow:
10626
10627 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10628 -----------------------------------
10629
10630 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10631
10632 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10633 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10634
10635 Syntax:
10636 """""""
10637
10638 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10639 on any integer bit width.
10640
10641 ::
10642
10643       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10644       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10645       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10646
10647 Overview:
10648 """""""""
10649
10650 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10651 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10652 occurred during the signed summation.
10653
10654 Arguments:
10655 """"""""""
10656
10657 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10658 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10659 bit width. The second element of the result structure must be of type
10660 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10661 addition.
10662
10663 Semantics:
10664 """"""""""
10665
10666 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10667 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10668 first element of which is the signed summation, and the second element
10669 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10670 overflow.
10671
10672 Examples:
10673 """""""""
10674
10675 .. code-block:: llvm
10676
10677       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10678       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10679       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10680       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10681
10682 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10683 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10684
10685 Syntax:
10686 """""""
10687
10688 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10689 on any integer bit width.
10690
10691 ::
10692
10693       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10694       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10695       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10696
10697 Overview:
10698 """""""""
10699
10700 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10701 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10702 occurred during the unsigned summation.
10703
10704 Arguments:
10705 """"""""""
10706
10707 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10708 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10709 bit width. The second element of the result structure must be of type
10710 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10711 addition.
10712
10713 Semantics:
10714 """"""""""
10715
10716 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10717 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10718 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10719 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10720
10721 Examples:
10722 """""""""
10723
10724 .. code-block:: llvm
10725
10726       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10727       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10728       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10729       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10730
10731 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10732 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10733
10734 Syntax:
10735 """""""
10736
10737 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10738 on any integer bit width.
10739
10740 ::
10741
10742       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10743       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10744       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10745
10746 Overview:
10747 """""""""
10748
10749 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10750 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10751 overflow occurred during the signed subtraction.
10752
10753 Arguments:
10754 """"""""""
10755
10756 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10757 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10758 bit width. The second element of the result structure must be of type
10759 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10760 subtraction.
10761
10762 Semantics:
10763 """"""""""
10764
10765 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10766 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10767 first element of which is the subtraction, and the second element of
10768 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10769 overflow.
10770
10771 Examples:
10772 """""""""
10773
10774 .. code-block:: llvm
10775
10776       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10777       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10778       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10779       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10780
10781 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10782 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10783
10784 Syntax:
10785 """""""
10786
10787 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10788 on any integer bit width.
10789
10790 ::
10791
10792       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10793       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10794       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10795
10796 Overview:
10797 """""""""
10798
10799 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10800 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10801 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10802
10803 Arguments:
10804 """"""""""
10805
10806 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10807 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10808 bit width. The second element of the result structure must be of type
10809 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10810 subtraction.
10811
10812 Semantics:
10813 """"""""""
10814
10815 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10816 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10817 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10818 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10819 overflow.
10820
10821 Examples:
10822 """""""""
10823
10824 .. code-block:: llvm
10825
10826       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10827       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10828       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10829       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10830
10831 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10832 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10833
10834 Syntax:
10835 """""""
10836
10837 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10838 on any integer bit width.
10839
10840 ::
10841
10842       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10843       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10844       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10845
10846 Overview:
10847 """""""""
10848
10849 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10850 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10851 overflow occurred during the signed multiplication.
10852
10853 Arguments:
10854 """"""""""
10855
10856 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10857 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10858 bit width. The second element of the result structure must be of type
10859 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10860 multiplication.
10861
10862 Semantics:
10863 """"""""""
10864
10865 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10866 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10867 the first element of which is the multiplication, and the second element
10868 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10869 overflow.
10870
10871 Examples:
10872 """""""""
10873
10874 .. code-block:: llvm
10875
10876       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10877       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10878       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10879       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10880
10881 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10882 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10883
10884 Syntax:
10885 """""""
10886
10887 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10888 on any integer bit width.
10889
10890 ::
10891
10892       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10893       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10894       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10895
10896 Overview:
10897 """""""""
10898
10899 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10900 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10901 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10902
10903 Arguments:
10904 """"""""""
10905
10906 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10907 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10908 bit width. The second element of the result structure must be of type
10909 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10910 multiplication.
10911
10912 Semantics:
10913 """"""""""
10914
10915 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10916 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10917 the first element of which is the multiplication, and the second
10918 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10919 resulted in an overflow.
10920
10921 Examples:
10922 """""""""
10923
10924 .. code-block:: llvm
10925
10926       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10927       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10928       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10929       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10930
10931 Specialised Arithmetic Intrinsics
10932 ---------------------------------
10933
10934 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10936
10937 Syntax:
10938 """""""
10939
10940 ::
10941
10942       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10943       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10944
10945 Overview:
10946 """""""""
10947
10948 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10949 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
10950 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10951 defined by IEEE-754-2008 to be:
10952
10953 ::
10954
10955       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10956       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
10957       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10958
10959 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10960 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
10961 according to section 6.2.
10962
10963 Examples of non-canonical encodings:
10964
10965 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
10966   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10967 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10968   encodings.
10969 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10970   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10971   a zero of the same sign by this operation.
10972
10973 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10974 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10975 quiet NaN result.
10976
10977 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10978 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
10979 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
10980 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10981
10982 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
10983
10984 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10985 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10986   to ``(x == y)``
10987
10988 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10989 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10990
10991 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10992 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10993 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
10994 usual methods.
10995
10996 The canonicalization operation may be optimized away if:
10997
10998 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
10999   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11000 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11001   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11002
11003 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11005
11006 Syntax:
11007 """""""
11008
11009 ::
11010
11011       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11012       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11013
11014 Overview:
11015 """""""""
11016
11017 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11018 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11019 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11020 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11021 and add instructions.
11022
11023 Arguments:
11024 """"""""""
11025
11026 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11027 multiplicands, a and b, and an addend c.
11028
11029 Semantics:
11030 """"""""""
11031
11032 The expression:
11033
11034 ::
11035
11036       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11037
11038 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11039 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11040 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11041 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11042 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11043 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11044
11045 Examples:
11046 """""""""
11047
11048 .. code-block:: llvm
11049
11050       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11051
11052 Half Precision Floating Point Intrinsics
11053 ----------------------------------------
11054
11055 For most target platforms, half precision floating point is a
11056 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11057 but does not support computation in the format.
11058
11059 This means that code must first load the half-precision floating point
11060 value as an i16, then convert it to float with
11061 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11062 then be performed on the float value (including extending to double
11063 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11064 if needed, then converted to i16 with
11065 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11066 i16 value.
11067
11068 .. _int_convert_to_fp16:
11069
11070 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11071 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11072
11073 Syntax:
11074 """""""
11075
11076 ::
11077
11078       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11079       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11080
11081 Overview:
11082 """""""""
11083
11084 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11085 conventional floating point type to half precision floating point format.
11086
11087 Arguments:
11088 """"""""""
11089
11090 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11091 converted.
11092
11093 Semantics:
11094 """"""""""
11095
11096 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11097 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11098 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11099
11100 Examples:
11101 """""""""
11102
11103 .. code-block:: llvm
11104
11105       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11106       store i16 %res, i16* @x, align 2
11107
11108 .. _int_convert_from_fp16:
11109
11110 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11112
11113 Syntax:
11114 """""""
11115
11116 ::
11117
11118       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11119       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11120
11121 Overview:
11122 """""""""
11123
11124 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11125 conversion from half precision floating point format to single precision
11126 floating point format.
11127
11128 Arguments:
11129 """"""""""
11130
11131 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11132 converted.
11133
11134 Semantics:
11135 """"""""""
11136
11137 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11138 conversion from half single precision floating point format to single
11139 precision floating point format. The input half-float value is
11140 represented by an ``i16`` value.
11141
11142 Examples:
11143 """""""""
11144
11145 .. code-block:: llvm
11146
11147       %a = load i16, i16* @x, align 2
11148       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11149
11150 .. _dbg_intrinsics:
11151
11152 Debugger Intrinsics
11153 -------------------
11154
11155 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11156 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11157 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11158 document.
11159
11160 Exception Handling Intrinsics
11161 -----------------------------
11162
11163 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11164 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11165 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11166
11167 .. _int_trampoline:
11168
11169 Trampoline Intrinsics
11170 ---------------------
11171
11172 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11173 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11174 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11175 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11176 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11177 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11178 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11179 extension.
11180
11181 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11182 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11183 It can be created as follows:
11184
11185 .. code-block:: llvm
11186
11187       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11188       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11189       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11190       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11191       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11192
11193 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11194 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11195
11196 .. _int_it:
11197
11198 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11200
11201 Syntax:
11202 """""""
11203
11204 ::
11205
11206       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11207
11208 Overview:
11209 """""""""
11210
11211 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11212 turning it into a trampoline.
11213
11214 Arguments:
11215 """"""""""
11216
11217 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11218 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11219 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11220 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11221 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11222 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11223 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11224 bitcast to an ``i8*``.
11225
11226 Semantics:
11227 """"""""""
11228
11229 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11230 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11231 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11232 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11233 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11234 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11235 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11236 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11237 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11238 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11239 modified, then the effect of any later call to the returned function
11240 pointer is undefined.
11241
11242 .. _int_at:
11243
11244 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11245 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11246
11247 Syntax:
11248 """""""
11249
11250 ::
11251
11252       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11253
11254 Overview:
11255 """""""""
11256
11257 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11258 a trampoline (passed as ``tramp``).
11259
11260 Arguments:
11261 """"""""""
11262
11263 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11264 code filled in by a previous call to
11265 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11266
11267 Semantics:
11268 """"""""""
11269
11270 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11271 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11272 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11273 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11274 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11275
11276 .. _int_mload_mstore:
11277
11278 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11279 ---------------------------------------
11280
11281 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.
11282
11283 .. _int_mload:
11284
11285 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11287
11288 Syntax:
11289 """""""
11290 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11291
11292 ::
11293
11294       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11295       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11296       ;; The data is a vector of pointers to double
11297       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11298       ;; The data is a vector of function pointers
11299       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11300
11301 Overview:
11302 """""""""
11303
11304 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.
11305
11306
11307 Arguments:
11308 """"""""""
11309
11310 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.
11311
11312
11313 Semantics:
11314 """"""""""
11315
11316 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.
11317 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.
11318
11319
11320 ::
11321
11322        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11323
11324        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11325        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11326        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11327
11328 .. _int_mstore:
11329
11330 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11331 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11332
11333 Syntax:
11334 """""""
11335 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11336
11337 ::
11338
11339        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11340        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11341        ;; The data is a vector of pointers to double
11342        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11343        ;; The data is a vector of function pointers
11344        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11345
11346 Overview:
11347 """""""""
11348
11349 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.
11350
11351 Arguments:
11352 """"""""""
11353
11354 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.
11355
11356
11357 Semantics:
11358 """"""""""
11359
11360 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.
11361 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.
11362
11363 ::
11364
11365        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11366
11367        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11368        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11369        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11370        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11371
11372
11373 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11374 -------------------------------------------
11375
11376 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.
11377
11378 .. _int_mgather:
11379
11380 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11382
11383 Syntax:
11384 """""""
11385 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11386
11387 ::
11388
11389       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11390       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11391       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11392
11393 Overview:
11394 """""""""
11395
11396 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.
11397
11398
11399 Arguments:
11400 """"""""""
11401
11402 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.
11403
11404
11405 Semantics:
11406 """"""""""
11407
11408 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.
11409 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.
11410
11411
11412 ::
11413
11414        %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>)
11415
11416        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11417        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11418        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11419        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11420        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11421
11422        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11423        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11424        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11425        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11426
11427        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11428        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11429        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11430        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11431
11432 .. _int_mscatter:
11433
11434 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11435 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11436
11437 Syntax:
11438 """""""
11439 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11440
11441 ::
11442
11443        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11444        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11445        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11446
11447 Overview:
11448 """""""""
11449
11450 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.
11451
11452 Arguments:
11453 """"""""""
11454
11455 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.
11456
11457
11458 Semantics:
11459 """"""""""
11460
11461 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 divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11462
11463 ::
11464
11465        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
11466        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11467
11468        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11469        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11470        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11471        ..
11472        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11473        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11474        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11475        ..
11476        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11477        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11478        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11479        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11480        ..
11481        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11482
11483
11484 Memory Use Markers
11485 ------------------
11486
11487 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11488 memory objects and ranges where variables are immutable.
11489
11490 .. _int_lifestart:
11491
11492 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11494
11495 Syntax:
11496 """""""
11497
11498 ::
11499
11500       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11501
11502 Overview:
11503 """""""""
11504
11505 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11506 object's lifetime.
11507
11508 Arguments:
11509 """"""""""
11510
11511 The first argument is a constant integer representing the size of the
11512 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11513 to the object.
11514
11515 Semantics:
11516 """"""""""
11517
11518 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11519 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11520 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11521 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11522
11523 .. _int_lifeend:
11524
11525 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11526 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11527
11528 Syntax:
11529 """""""
11530
11531 ::
11532
11533       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11534
11535 Overview:
11536 """""""""
11537
11538 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11539 object's lifetime.
11540
11541 Arguments:
11542 """"""""""
11543
11544 The first argument is a constant integer representing the size of the
11545 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11546 to the object.
11547
11548 Semantics:
11549 """"""""""
11550
11551 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11552 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11553 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11554 object following this intrinsic may be removed as dead.
11555
11556 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11557 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11558
11559 Syntax:
11560 """""""
11561
11562 ::
11563
11564       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11565
11566 Overview:
11567 """""""""
11568
11569 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11570 a memory object will not change.
11571
11572 Arguments:
11573 """"""""""
11574
11575 The first argument is a constant integer representing the size of the
11576 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11577 to the object.
11578
11579 Semantics:
11580 """"""""""
11581
11582 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11583 the return value, the referenced memory location is constant and
11584 unchanging.
11585
11586 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11587 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11588
11589 Syntax:
11590 """""""
11591
11592 ::
11593
11594       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11595
11596 Overview:
11597 """""""""
11598
11599 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11600 memory object are mutable.
11601
11602 Arguments:
11603 """"""""""
11604
11605 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11606 The second argument is a constant integer representing the size of the
11607 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11608 pointer to the object.
11609
11610 Semantics:
11611 """"""""""
11612
11613 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11614
11615 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11616 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11617
11618 Syntax:
11619 """""""
11620
11621 ::
11622
11623       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11624
11625 Overview:
11626 """""""""
11627
11628 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11629 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11630 value that does not carry the invariant information.
11631
11632
11633 Arguments:
11634 """"""""""
11635
11636 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11637 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11638
11639 Semantics:
11640 """"""""""
11641
11642 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11643 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11644
11645 General Intrinsics
11646 ------------------
11647
11648 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11649 purpose.
11650
11651 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11652 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11653
11654 Syntax:
11655 """""""
11656
11657 ::
11658
11659       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11660
11661 Overview:
11662 """""""""
11663
11664 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11665
11666 Arguments:
11667 """"""""""
11668
11669 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11670 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11671 source file name, and the last argument is the line number.
11672
11673 Semantics:
11674 """"""""""
11675
11676 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11677 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11678 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11679 ignored by code generation and optimization.
11680
11681 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11682 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11683
11684 Syntax:
11685 """""""
11686
11687 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11688 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11689 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11690 '``0``'.
11691
11692 ::
11693
11694       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11695       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11696       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11697       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11698       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11699
11700 Overview:
11701 """""""""
11702
11703 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11704
11705 Arguments:
11706 """"""""""
11707
11708 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11709 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11710 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11711 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11712
11713 Semantics:
11714 """"""""""
11715
11716 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11717 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11718 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11719 generation and optimization.
11720
11721 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11722 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11723
11724 Syntax:
11725 """""""
11726
11727 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11728 any integer bit width.
11729
11730 ::
11731
11732       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11733       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11734       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11735       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11736       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11737
11738 Overview:
11739 """""""""
11740
11741 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11742
11743 Arguments:
11744 """"""""""
11745
11746 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11747 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11748 global string which is the source file name, and the last argument is
11749 the line number. It returns the value of the first argument.
11750
11751 Semantics:
11752 """"""""""
11753
11754 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11755 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11756 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11757 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11758
11759 '``llvm.trap``' Intrinsic
11760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11761
11762 Syntax:
11763 """""""
11764
11765 ::
11766
11767       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11768
11769 Overview:
11770 """""""""
11771
11772 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11773
11774 Arguments:
11775 """"""""""
11776
11777 None.
11778
11779 Semantics:
11780 """"""""""
11781
11782 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11783 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11784 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11785
11786 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11787 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11788
11789 Syntax:
11790 """""""
11791
11792 ::
11793
11794       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11795
11796 Overview:
11797 """""""""
11798
11799 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11800
11801 Arguments:
11802 """"""""""
11803
11804 None.
11805
11806 Semantics:
11807 """"""""""
11808
11809 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11810 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11811 debugger.
11812
11813 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11815
11816 Syntax:
11817 """""""
11818
11819 ::
11820
11821       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11822
11823 Overview:
11824 """""""""
11825
11826 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11827 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11828 is placed on the stack before local variables.
11829
11830 Arguments:
11831 """"""""""
11832
11833 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11834 The first argument is the value loaded from the stack guard
11835 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11836 enough space to hold the value of the guard.
11837
11838 Semantics:
11839 """"""""""
11840
11841 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11842 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11843 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11844 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11845 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11846 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11847 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11848
11849 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11850 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11851
11852 Syntax:
11853 """""""
11854
11855 ::
11856
11857       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11858
11859 Overview:
11860 """""""""
11861
11862 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11863 created stack protector and if they are not equal calls the
11864 ``__stack_chk_fail()`` function.
11865
11866 Arguments:
11867 """"""""""
11868
11869 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11870 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11871
11872 Semantics:
11873 """"""""""
11874
11875 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11876 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11877 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11878
11879 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11880 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11881 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11882 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11883 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11884 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11885 codegen after the tail call decision has occurred.
11886
11887 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11889
11890 Syntax:
11891 """""""
11892
11893 ::
11894
11895       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11896       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11897
11898 Overview:
11899 """""""""
11900
11901 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11902 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11903 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11904 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11905 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11906 other object.
11907
11908 Arguments:
11909 """"""""""
11910
11911 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11912 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11913 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11914 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11915 only accepts constants.
11916
11917 Semantics:
11918 """"""""""
11919
11920 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11921 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11922 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11923 on the ``min`` argument).
11924
11925 '``llvm.expect``' Intrinsic
11926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11927
11928 Syntax:
11929 """""""
11930
11931 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11932 integer bit width.
11933
11934 ::
11935
11936       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11937       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11938       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11939
11940 Overview:
11941 """""""""
11942
11943 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11944 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11945
11946 Arguments:
11947 """"""""""
11948
11949 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11950 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11951 constant value, variables are not allowed.
11952
11953 Semantics:
11954 """"""""""
11955
11956 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11957
11958 .. _int_assume:
11959
11960 '``llvm.assume``' Intrinsic
11961 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11962
11963 Syntax:
11964 """""""
11965
11966 ::
11967
11968       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11969
11970 Overview:
11971 """""""""
11972
11973 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11974 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11975 of the code.
11976
11977 Arguments:
11978 """"""""""
11979
11980 The condition which the optimizer may assume is always true.
11981
11982 Semantics:
11983 """"""""""
11984
11985 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11986 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11987 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11988 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11989 violated during execution, the behavior is undefined.
11990
11991 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11992 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11993 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11994 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11995 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11996 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11997 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11998 optimizer.
11999
12000 .. _bitset.test:
12001
12002 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12003 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12004
12005 Syntax:
12006 """""""
12007
12008 ::
12009
12010       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12011
12012
12013 Arguments:
12014 """"""""""
12015
12016 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12017 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12018
12019 Overview:
12020 """""""""
12021
12022 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12023 member of the given bitset.
12024
12025 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12026 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12027
12028 Syntax:
12029 """""""
12030
12031 ::
12032
12033       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12034
12035 Overview:
12036 """""""""
12037
12038 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12039 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
12040 with an invoke instruction.
12041
12042 Arguments:
12043 """"""""""
12044
12045 None.
12046
12047 Semantics:
12048 """"""""""
12049
12050 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12051 by codegen.
12052
12053 Stack Map Intrinsics
12054 --------------------
12055
12056 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12057 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12058 are described in :doc:`StackMaps`.