Implement target independent TLS compatible with glibc's emutls.c.
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
4
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
8
9 Abstract
10 ========
11
12 This document is a reference manual for the LLVM assembly language. LLVM
13 is a Static Single Assignment (SSA) based representation that provides
14 type safety, low-level operations, flexibility, and the capability of
15 representing 'all' high-level languages cleanly. It is the common code
16 representation used throughout all phases of the LLVM compilation
17 strategy.
18
19 Introduction
20 ============
21
22 The LLVM code representation is designed to be used in three different
23 forms: as an in-memory compiler IR, as an on-disk bitcode representation
24 (suitable for fast loading by a Just-In-Time compiler), and as a human
25 readable assembly language representation. This allows LLVM to provide a
26 powerful intermediate representation for efficient compiler
27 transformations and analysis, while providing a natural means to debug
28 and visualize the transformations. The three different forms of LLVM are
29 all equivalent. This document describes the human readable
30 representation and notation.
31
32 The LLVM representation aims to be light-weight and low-level while
33 being expressive, typed, and extensible at the same time. It aims to be
34 a "universal IR" of sorts, by being at a low enough level that
35 high-level ideas may be cleanly mapped to it (similar to how
36 microprocessors are "universal IR's", allowing many source languages to
37 be mapped to them). By providing type information, LLVM can be used as
38 the target of optimizations: for example, through pointer analysis, it
39 can be proven that a C automatic variable is never accessed outside of
40 the current function, allowing it to be promoted to a simple SSA value
41 instead of a memory location.
42
43 .. _wellformed:
44
45 Well-Formedness
46 ---------------
47
48 It is important to note that this document describes 'well formed' LLVM
49 assembly language. There is a difference between what the parser accepts
50 and what is considered 'well formed'. For example, the following
51 instruction is syntactically okay, but not well formed:
52
53 .. code-block:: llvm
54
55     %x = add i32 1, %x
56
57 because the definition of ``%x`` does not dominate all of its uses. The
58 LLVM infrastructure provides a verification pass that may be used to
59 verify that an LLVM module is well formed. This pass is automatically
60 run by the parser after parsing input assembly and by the optimizer
61 before it outputs bitcode. The violations pointed out by the verifier
62 pass indicate bugs in transformation passes or input to the parser.
63
64 .. _identifiers:
65
66 Identifiers
67 ===========
68
69 LLVM identifiers come in two basic types: global and local. Global
70 identifiers (functions, global variables) begin with the ``'@'``
71 character. Local identifiers (register names, types) begin with the
72 ``'%'`` character. Additionally, there are three different formats for
73 identifiers, for different purposes:
74
75 #. Named values are represented as a string of characters with their
76    prefix. For example, ``%foo``, ``@DivisionByZero``,
77    ``%a.really.long.identifier``. The actual regular expression used is
78    '``[%@][-a-zA-Z$._][-a-zA-Z$._0-9]*``'. Identifiers that require other
79    characters in their names can be surrounded with quotes. Special
80    characters may be escaped using ``"\xx"`` where ``xx`` is the ASCII
81    code for the character in hexadecimal. In this way, any character can
82    be used in a name value, even quotes themselves. The ``"\01"`` prefix
83    can be used on global variables to suppress mangling.
84 #. Unnamed values are represented as an unsigned numeric value with
85    their prefix. For example, ``%12``, ``@2``, ``%44``.
86 #. Constants, which are described in the section  Constants_ below.
87
88 LLVM requires that values start with a prefix for two reasons: Compilers
89 don't need to worry about name clashes with reserved words, and the set
90 of reserved words may be expanded in the future without penalty.
91 Additionally, unnamed identifiers allow a compiler to quickly come up
92 with a temporary variable without having to avoid symbol table
93 conflicts.
94
95 Reserved words in LLVM are very similar to reserved words in other
96 languages. There are keywords for different opcodes ('``add``',
97 '``bitcast``', '``ret``', etc...), for primitive type names ('``void``',
98 '``i32``', etc...), and others. These reserved words cannot conflict
99 with variable names, because none of them start with a prefix character
100 (``'%'`` or ``'@'``).
101
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
104
105 The easy way:
106
107 .. code-block:: llvm
108
109     %result = mul i32 %X, 8
110
111 After strength reduction:
112
113 .. code-block:: llvm
114
115     %result = shl i32 %X, 3
116
117 And the hard way:
118
119 .. code-block:: llvm
120
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
124
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
127
128 #. Comments are delimited with a '``;``' and go until the end of line.
129 #. Unnamed temporaries are created when the result of a computation is
130    not assigned to a named value.
131 #. Unnamed temporaries are numbered sequentially (using a per-function
132    incrementing counter, starting with 0). Note that basic blocks and unnamed
133    function parameters are included in this numbering. For example, if the
134    entry basic block is not given a label name and all function parameters are
135    named, then it will get number 0.
136
137 It also shows a convention that we follow in this document. When
138 demonstrating instructions, we will follow an instruction with a comment
139 that defines the type and name of value produced.
140
141 High Level Structure
142 ====================
143
144 Module Structure
145 ----------------
146
147 LLVM programs are composed of ``Module``'s, each of which is a
148 translation unit of the input programs. Each module consists of
149 functions, global variables, and symbol table entries. Modules may be
150 combined together with the LLVM linker, which merges function (and
151 global variable) definitions, resolves forward declarations, and merges
152 symbol table entries. Here is an example of the "hello world" module:
153
154 .. code-block:: llvm
155
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
158
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
161
162     ; Definition of main function
163     define i32 @main() {   ; i32()*
164       ; Convert [13 x i8]* to i8  *...
165       %cast210 = getelementptr [13 x i8], [13 x i8]* @.str, i64 0, i64 0
166
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
171
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
175
176 This example is made up of a :ref:`global variable <globalvars>` named
177 "``.str``", an external declaration of the "``puts``" function, a
178 :ref:`function definition <functionstructure>` for "``main``" and
179 :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` "``foo``".
180
181 In general, a module is made up of a list of global values (where both
182 functions and global variables are global values). Global values are
183 represented by a pointer to a memory location (in this case, a pointer
184 to an array of char, and a pointer to a function), and have one of the
185 following :ref:`linkage types <linkage>`.
186
187 .. _linkage:
188
189 Linkage Types
190 -------------
191
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
194
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted
208     into the object file corresponding to the LLVM module. They exist to
209     allow inlining and other optimizations to take place given knowledge
210     of the definition of the global, which is known to be somewhere
211     outside the module. Globals with ``available_externally`` linkage
212     are allowed to be discarded at will, and are otherwise the same as
213     ``linkonce_odr``. This linkage type is only allowed on definitions,
214     not declarations.
215 ``linkonce``
216     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
217     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
218     some forms of inline functions, templates, or other code which must
219     be generated in each translation unit that uses it, but where the
220     body may be overridden with a more definitive definition later.
221     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
222     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
223     inline the body of this function into callers because it doesn't
224     know if this definition of the function is the definitive definition
225     within the program or whether it will be overridden by a stronger
226     definition. To enable inlining and other optimizations, use
227     "``linkonce_odr``" linkage.
228 ``weak``
229     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
230     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
231     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
232     in C source code.
233 ``common``
234     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
235     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
236     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
237     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
238     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
239     must have a zero initializer, and may not be marked
240     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
241     common linkage.
242
243 .. _linkage_appending:
244
245 ``appending``
246     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
247     pointer to array type. When two global variables with appending
248     linkage are linked together, the two global arrays are appended
249     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
250     system linker append together "sections" with identical names when
251     .o files are linked.
252 ``extern_weak``
253     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
254     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
255     instead of being an undefined reference.
256 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
257     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
258     functions with different semantics. Other languages, such as
259     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
260     "one definition rule" --- "ODR").  Such languages can use the
261     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
262     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
263     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
264 ``external``
265     If none of the above identifiers are used, the global is externally
266     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
267     resolve external symbol references.
268
269 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
270 other than ``external`` or ``extern_weak``.
271
272 .. _callingconv:
273
274 Calling Conventions
275 -------------------
276
277 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
278 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
279 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
280 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
281 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
282 added in the future:
283
284 "``ccc``" - The C calling convention
285     This calling convention (the default if no other calling convention
286     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
287     convention supports varargs function calls and tolerates some
288     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
289     the function (as does normal C).
290 "``fastcc``" - The fast calling convention
291     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
292     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
293     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
294     code for the target, without having to conform to an externally
295     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
296     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
297     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
298     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
299     match the prototype of the function definition.
300 "``coldcc``" - The cold calling convention
301     This calling convention attempts to make code in the caller as
302     efficient as possible under the assumption that the call is not
303     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
304     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
305     This calling convention does not support varargs and requires the
306     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
307     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
308     calls for inlining.
309 "``cc 10``" - GHC convention
310     This calling convention has been implemented specifically for use by
311     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
312     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
313     by disabling callee save registers. This calling convention should
314     not be used lightly but only for specific situations such as an
315     alternative to the *register pinning* performance technique often
316     used when implementing functional programming languages. At the
317     moment only X86 supports this convention and it has the following
318     limitations:
319
320     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
321        floating point types are supported.
322     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
323        floating point parameters.
324
325     This calling convention supports `tail call
326     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
327     caller and callee are using it.
328 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
329     This calling convention has been implemented specifically for use by
330     the `High-Performance Erlang
331     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
332     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
333     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
334     registers for argument passing than the ordinary C calling
335     convention and defines no callee-saved registers. The calling
336     convention properly supports `tail call
337     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
338     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
339     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
340     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
341     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
342     bit).
343 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
344     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
345     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
346     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
347     platform's customary return register.
348 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
349     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
350     sequence in place of a call site. This convention forces the call
351     arguments into registers but allows them to be dynamically
352     allocated. This can currently only be used with calls to
353     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
354     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
355 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
356     This calling convention attempts to make the code in the caller as
357     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
358     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
359     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
360     burden of saving and recovering a large register set before and after the
361     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
362     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
363     apply for values returned in callee-saved registers.
364
365     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
366       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
367       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
368
369     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
370     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
371     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
372     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
373     registers, which haven't already been saved by the caller. The
374     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
375     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
376     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
377     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
378     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
379     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
380
381     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
382     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
383     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
384     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
385     by other runtimes in the future too. The current implementation only
386     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
387     future.
388 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
389     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
390     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
391     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
392     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
393     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
394     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
395     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
396     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
397     returned in callee-saved registers.
398
399     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
400       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
401       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
402
403     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
404     that don't need to call out to any other functions.
405
406     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
407     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
408     experimental at this time.
409 "``cc <n>``" - Numbered convention
410     Any calling convention may be specified by number, allowing
411     target-specific calling conventions to be used. Target specific
412     calling conventions start at 64.
413
414 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
415 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
416 convention.
417
418 .. _visibilitystyles:
419
420 Visibility Styles
421 -----------------
422
423 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
424 styles:
425
426 "``default``" - Default style
427     On targets that use the ELF object file format, default visibility
428     means that the declaration is visible to other modules and, in
429     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
430     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
431     to other modules. Default visibility corresponds to "external
432     linkage" in the language.
433 "``hidden``" - Hidden style
434     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
435     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
436     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
437     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
438     library) can reference it directly.
439 "``protected``" - Protected style
440     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
441     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
442     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
443     cannot be overridden by another module.
444
445 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
446 visibility.
447
448 .. _dllstorageclass:
449
450 DLL Storage Classes
451 -------------------
452
453 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
454 DLL storage class:
455
456 ``dllimport``
457     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
458     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
459     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
460     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
461 ``dllexport``
462     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
463     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
464     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
465     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
466     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
467     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
468
469 .. _tls_model:
470
471 Thread Local Storage Models
472 ---------------------------
473
474 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
475 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
476 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
477 TLS model may be specified:
478
479 ``localdynamic``
480     For variables that are only used within the current shared library.
481 ``initialexec``
482     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
483 ``localexec``
484     For variables defined in the executable and only used within it.
485
486 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
487
488 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
489 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
490 more information on under which circumstances the different models may
491 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
492 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
493
494 A model can also be specified in a alias, but then it only governs how
495 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
496
497 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
498 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
499
500 .. _namedtypes:
501
502 Structure Types
503 ---------------
504
505 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
506 types <t_struct>`.  Literal types are uniqued structurally, but identified types
507 are never uniqued.  An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
508 to forward declare a type that is not yet available.
509
510 An example of a identified structure specification is:
511
512 .. code-block:: llvm
513
514     %mytype = type { %mytype*, i32 }
515
516 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued.  Only
517 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
518
519 .. _globalvars:
520
521 Global Variables
522 ----------------
523
524 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
525 instead of run-time.
526
527 Global variable definitions must be initialized.
528
529 Global variables in other translation units can also be declared, in which
530 case they don't have an initializer.
531
532 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
533 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
534
535 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
536 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
537 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
538 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
539 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
540 variable.
541
542 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
543 constant, even if the final definition of the global is not. This
544 capability can be used to enable slightly better optimization of the
545 program, but requires the language definition to guarantee that
546 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
547 units that do not include the definition.
548
549 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
550 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
551 always define a pointer to their "content" type because they describe a
552 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
553 pointers.
554
555 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
556 that the address is not significant, only the content. Constants marked
557 like this can be merged with other constants if they have the same
558 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
559 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
560 whose address is significant.
561
562 A global variable may be declared to reside in a target-specific
563 numbered address space. For targets that support them, address spaces
564 may affect how optimizations are performed and/or what target
565 instructions are used to access the variable. The default address space
566 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
567
568 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
569 target supports it, it will emit globals to the section specified.
570 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
571 support.
572
573 By default, global initializers are optimized by assuming that global
574 variables defined within the module are not modified from their
575 initial values before the start of the global initializer.  This is
576 true even for variables potentially accessible from outside the
577 module, including those with external linkage or appearing in
578 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
579 by marking the variable with ``externally_initialized``.
580
581 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
582 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
583 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
584 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
585 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
586 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
587 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
588 assume that the globals are densely packed in their section and try to
589 iterate over them as an array, alignment padding would break this
590 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
591
592 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
593
594 Variables and aliases can have a
595 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
596
597 Syntax::
598
599     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
600                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
601                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
602                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
603                          [, align <Alignment>]
604
605 For example, the following defines a global in a numbered address space
606 with an initializer, section, and alignment:
607
608 .. code-block:: llvm
609
610     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
611
612 The following example just declares a global variable
613
614 .. code-block:: llvm
615
616    @G = external global i32
617
618 The following example defines a thread-local global with the
619 ``initialexec`` TLS model:
620
621 .. code-block:: llvm
622
623     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
624
625 .. _functionstructure:
626
627 Functions
628 ---------
629
630 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
631 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
632 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
633 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
634 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
635 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
636 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
637 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
638 an optional section, an optional alignment,
639 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
640 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
641 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
642 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
643 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
644
645 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
646 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
647 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
648 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
649 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
650 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
651 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
652 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
653 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
654
655 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
656 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
657 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
658 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
659 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
660 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
661 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
662 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
663 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
664
665 The first basic block in a function is special in two ways: it is
666 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
667 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
668 the entry block of a function). Because the block can have no
669 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
670
671 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
672 target supports it, it will emit functions to the section specified.
673 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
674
675 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
676 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
677 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
678 is specified, the function is forced to have at least that much
679 alignment. All alignments must be a power of 2.
680
681 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
682 be significant and two identical functions can be merged.
683
684 Syntax::
685
686     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
687            [cconv] [ret attrs]
688            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
689            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
690            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
691            [personality Constant] { ... }
692
693 The argument list is a comma seperated sequence of arguments where each
694 argument is of the following form
695
696 Syntax::
697
698    <type> [parameter Attrs] [name]
699
700
701 .. _langref_aliases:
702
703 Aliases
704 -------
705
706 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
707 are just a new symbol and metadata for an existing position.
708
709 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
710 constant expression.
711
712 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
713 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
714 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
715
716 Syntax::
717
718     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy> @<Aliasee>
719
720 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
721 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
722 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
723
724 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
725 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
726 to the same content.
727
728 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
729 some can only be checked when producing an object file:
730
731 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
732   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
733
734 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
735   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
736   object file.
737
738 * No global value in the expression can be a declaration, since that
739   would require a relocation, which is not possible.
740
741 .. _langref_comdats:
742
743 Comdats
744 -------
745
746 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
747
748 Comdats have a name which represents the COMDAT key.  All global objects that
749 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
750 that key over some other key.  Aliases are placed in the same COMDAT that their
751 aliasee computes to, if any.
752
753 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
754 choose between keys in two different object files.
755
756 Syntax::
757
758     $<Name> = comdat SelectionKind
759
760 The selection kind must be one of the following:
761
762 ``any``
763     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
764 ``exactmatch``
765     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
766     same data.
767 ``largest``
768     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
769 ``noduplicates``
770     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
771 ``samesize``
772     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
773     same amount of data.
774
775 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
776 ``any`` as a selection kind.
777
778 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
779 the COMDAT key's section is the largest:
780
781 .. code-block:: llvm
782
783    $foo = comdat largest
784    @foo = global i32 2, comdat($foo)
785
786    define void @bar() comdat($foo) {
787      ret void
788    }
789
790 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
791 the global name:
792
793 .. code-block:: llvm
794
795   $foo = comdat any
796   @foo = global i32 2, comdat
797
798
799 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
800 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
801 and another COMDAT section with selection kind
802 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
803 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
804
805 There are some restrictions on the properties of the global object.
806 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
807 targeting COFF.
808 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
809 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
810 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
811 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
812 if a collision occurs in the symbol table.
813
814 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
815 For example:
816
817 .. code-block:: llvm
818
819    $foo = comdat any
820    $bar = comdat any
821    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
822    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
823
824 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
825 with the same name.  This is necessary because both globals belong to different
826 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
827 sections.
828
829 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
830 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
831 COMDAT IR.  This arises when the code generator is configured to emit globals
832 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
833 is supplied to `llc`).
834
835 .. _namedmetadatastructure:
836
837 Named Metadata
838 --------------
839
840 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
841 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
842 operands for a named metadata.
843
844 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
845    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
846    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
847    are still valid, which allows any character to be part of a name.
848
849 Syntax::
850
851     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
852     !0 = !{!"zero"}
853     !1 = !{!"one"}
854     !2 = !{!"two"}
855     ; A named metadata.
856     !name = !{!0, !1, !2}
857
858 .. _paramattrs:
859
860 Parameter Attributes
861 --------------------
862
863 The return type and each parameter of a function type may have a set of
864 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
865 used to communicate additional information about the result or
866 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
867 of the function, not of the function type, so functions with different
868 parameter attributes can have the same function type.
869
870 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
871 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
872 For example:
873
874 .. code-block:: llvm
875
876     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
877     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
878     declare signext i8 @returns_signed_char()
879
880 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
881 ``readonly``) come immediately after the argument list.
882
883 Currently, only the following parameter attributes are defined:
884
885 ``zeroext``
886     This indicates to the code generator that the parameter or return
887     value should be zero-extended to the extent required by the target's
888     ABI (which is usually 32-bits, but is 8-bits for a i1 on x86-64) by
889     the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
890 ``signext``
891     This indicates to the code generator that the parameter or return
892     value should be sign-extended to the extent required by the target's
893     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
894     the callee (for a return value).
895 ``inreg``
896     This indicates that this parameter or return value should be treated
897     in a special target-dependent fashion during while emitting code for
898     a function call or return (usually, by putting it in a register as
899     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
900     two different kinds of registers). Use of this attribute is
901     target-specific.
902 ``byval``
903     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
904     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
905     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
906     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
907     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
908     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
909     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
910     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
911     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
912     values.
913
914     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
915     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
916     form and the known alignment of the pointer specified to the call
917     site. If the alignment is not specified, then the code generator
918     makes a target-specific assumption.
919
920 .. _attr_inalloca:
921
922 ``inalloca``
923
924     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
925     address of outgoing stack arguments.  An ``inalloca`` argument must
926     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
927     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
928     inalloca keyword.  Only the last argument may have the ``inalloca``
929     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
930
931     An argument allocation may be used by a call at most once because
932     the call may deallocate it.  The ``inalloca`` attribute cannot be
933     used in conjunction with other attributes that affect argument
934     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``.  The
935     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
936     large aggregate return values, which means that frontend authors
937     must lower them with ``sret`` pointers.
938
939     When the call site is reached, the argument allocation must have
940     been the most recent stack allocation that is still live, or the
941     results are undefined.  It is possible to allocate additional stack
942     space after an argument allocation and before its call site, but it
943     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
944     <int_stackrestore>`.
945
946     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
947     attribute.
948
949 ``sret``
950     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
951     structure that is the return value of the function in the source
952     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
953     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
954     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
955     the first parameter. This is not a valid attribute for return
956     values.
957
958 ``align <n>``
959     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
960     have the specified alignment.
961
962     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
963     ``byval`` attribute.
964
965 .. _noalias:
966
967 ``noalias``
968     This indicates that objects accessed via pointer values
969     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
970     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
971     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
972     also has additional semantics described below. The caller shares the
973     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
974     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
975     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
976
977     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
978     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
979
980     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
981     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
982     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
983     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
984     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
985     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
986     storage for any other object accessible to the caller.
987
988 ``nocapture``
989     This indicates that the callee does not make any copies of the
990     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
991     attribute for return values.
992
993 .. _nest:
994
995 ``nest``
996     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
997     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
998     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
999
1000 ``returned``
1001     This indicates that the function always returns the argument as its return
1002     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1003     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1004     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1005     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1006     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1007     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1008
1009 ``nonnull``
1010     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1011     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1012     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1013     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1014     is non-null.
1015
1016 ``dereferenceable(<n>)``
1017     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1018     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1019     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1020     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1021     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1022     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1023     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1024     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1025     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1026
1027 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1028     This indicates that the parameter or return value isn't both
1029     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1030     time.  All non-null pointers tagged with
1031     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1032     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1033     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1034     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1035     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1036     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1037     ``dereferenceable(<n>)``).  This attribute may only be applied to
1038     pointer typed parameters.
1039
1040 .. _gc:
1041
1042 Garbage Collector Strategy Names
1043 --------------------------------
1044
1045 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1046 string:
1047
1048 .. code-block:: llvm
1049
1050     define void @f() gc "name" { ... }
1051
1052 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1053 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins.  Specifying a GC
1054 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1055 named garbage collection algorithm.  Note that LLVM itself does not contain a
1056 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1057 which can interoperate with a collector provided externally.
1058
1059 .. _prefixdata:
1060
1061 Prefix Data
1062 -----------
1063
1064 Prefix data is data associated with a function which the code
1065 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1066 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1067 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1068 available through the function pointer while still allowing the
1069 function pointer to be called.
1070
1071 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1072 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1073 index -1.  This implies that the IR symbol points just past the end of
1074 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1075 with a single ``i32``,
1076
1077 .. code-block:: llvm
1078
1079     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1080
1081 The prefix data can be referenced as,
1082
1083 .. code-block:: llvm
1084
1085     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1086     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1087     %b = load i32, i32* %a
1088
1089 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1090 of the prefix data's type.  The function will be placed such that the
1091 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1092 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1093 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1094 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1095 data.
1096
1097 A function may have prefix data but no body.  This has similar semantics
1098 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1099 optimizers but will not be emitted in the object file.
1100
1101 .. _prologuedata:
1102
1103 Prologue Data
1104 -------------
1105
1106 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1107 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1108 function hot-patching and instrumentation.
1109
1110 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1111 have a particular format.  Specifically, it must begin with a sequence of
1112 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1113 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1114 the prologue data, without performing any other visible action.  This allows
1115 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1116 definition without needing to reason about the prologue data.  Obviously this
1117 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1118
1119 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1120 which encodes the ``nop`` instruction:
1121
1122 .. code-block:: llvm
1123
1124     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1125
1126 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1127 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1128 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1129
1130 .. code-block:: llvm
1131
1132     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1133
1134     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1135
1136 A function may have prologue data but no body.  This has similar semantics
1137 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1138 optimizers but will not be emitted in the object file.
1139
1140 .. _personalityfn:
1141
1142 Personality Function
1143 --------------------
1144
1145 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1146 to use for exception handling.
1147
1148 .. _attrgrp:
1149
1150 Attribute Groups
1151 ----------------
1152
1153 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1154 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1155 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1156 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1157 group will capture the important command line flags used to build that file.
1158
1159 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1160 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1161 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1162 different groups are merged.
1163
1164 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1165 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1166
1167 .. code-block:: llvm
1168
1169    ; Target-independent attributes:
1170    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1171
1172    ; Target-dependent attributes:
1173    attributes #1 = { "no-sse" }
1174
1175    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1176    define void @f() #0 #1 { ... }
1177
1178 .. _fnattrs:
1179
1180 Function Attributes
1181 -------------------
1182
1183 Function attributes are set to communicate additional information about
1184 a function. Function attributes are considered to be part of the
1185 function, not of the function type, so functions with different function
1186 attributes can have the same function type.
1187
1188 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1189 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1190 example:
1191
1192 .. code-block:: llvm
1193
1194     define void @f() noinline { ... }
1195     define void @f() alwaysinline { ... }
1196     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1197     define void @f() optsize { ... }
1198
1199 ``alignstack(<n>)``
1200     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1201     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1202     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1203     parentheses.
1204 ``alwaysinline``
1205     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1206     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1207     inlining size threshold for this caller.
1208 ``builtin``
1209     This indicates that the callee function at a call site should be
1210     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1211     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1212     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1213     attribute.
1214 ``cold``
1215     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1216     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1217     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1218     weight.
1219 ``convergent``
1220     This attribute indicates that the callee is dependent on a convergent
1221     thread execution pattern under certain parallel execution models.
1222     Transformations that are execution model agnostic may only move or
1223     tranform this call if the final location is control equivalent to its
1224     original position in the program, where control equivalence is defined as
1225     A dominates B and B post-dominates A, or vice versa.
1226 ``inlinehint``
1227     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1228     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1229     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1230     inliner.
1231 ``jumptable``
1232     This attribute indicates that the function should be added to a
1233     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1234     references to this function should be replaced with a reference to the
1235     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1236     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1237     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1238     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1239 ``minsize``
1240     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1241     passes make choices that keep the code size of this function as small
1242     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1243     performance in order to minimize the size of the generated code.
1244 ``naked``
1245     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1246     function. This can have very system-specific consequences.
1247 ``nobuiltin``
1248     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1249     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1250     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1251     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1252     and on function declarations and definitions.
1253 ``noduplicate``
1254     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1255     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1256     within its parent function, but may not be duplicated within
1257     its parent function.
1258
1259     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1260     be an inlining candidate, provided that the call is not
1261     duplicated by inlining. That implies that the function has
1262     internal linkage and only has one call site, so the original
1263     call is dead after inlining.
1264 ``noimplicitfloat``
1265     This attributes disables implicit floating point instructions.
1266 ``noinline``
1267     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1268     function in any situation. This attribute may not be used together
1269     with the ``alwaysinline`` attribute.
1270 ``nonlazybind``
1271     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1272     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1273     startup time if the function is not called during program startup.
1274 ``noredzone``
1275     This attribute indicates that the code generator should not use a
1276     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1277 ``noreturn``
1278     This function attribute indicates that the function never returns
1279     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1280     function ever does dynamically return.
1281 ``nounwind``
1282     This function attribute indicates that the function never raises an
1283     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1284     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1285     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1286     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1287     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1288 ``optnone``
1289     This function attribute indicates that the function is not optimized
1290     by any optimization or code generator passes with the
1291     exception of interprocedural optimization passes.
1292     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1293     attribute; this attribute is also incompatible
1294     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1295
1296     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1297     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1298     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1299     candidates for inlining into the body of this function.
1300 ``optsize``
1301     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1302     passes make choices that keep the code size of this function low,
1303     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1304     long as they do not significantly impact runtime performance.
1305 ``readnone``
1306     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1307     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1308     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1309     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1310     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1311     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1312     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1313     the ``C++`` exception throwing methods.
1314
1315     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1316     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1317     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1318 ``readonly``
1319     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1320     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1321     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1322     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1323     state that may be set in the caller. A readonly function always
1324     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1325     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1326     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1327     methods.
1328
1329     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1330     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1331     the pointer points to.
1332 ``argmemonly``
1333     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1334     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1335     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1336     function can refer to memory only using pointers based on its function
1337     arguments.
1338     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1339     in order to specify that function reads only from its arguments.
1340 ``returns_twice``
1341     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1342     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1343     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1344     functions.
1345 ``safestack``
1346     This attribute indicates that
1347     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1348     protection is enabled for this function.
1349
1350     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1351     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1352     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1353     function will have a ``safestack`` attribute.
1354 ``sanitize_address``
1355     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1356     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1357 ``sanitize_memory``
1358     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1359     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1360 ``sanitize_thread``
1361     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1362     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1363 ``ssp``
1364     This attribute indicates that the function should emit a stack
1365     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1366     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1367     return from the function to see if it has been overwritten. A
1368     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1369     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1370
1371     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1372     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1373     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1374       ``ssp-buffer-size``.
1375
1376     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1377     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1378
1379     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1380     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1381     function will have an ``ssp`` attribute.
1382 ``sspreq``
1383     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1384     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1385     attribute.
1386
1387     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1388     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1389     The specific layout rules are:
1390
1391     #. Large arrays and structures containing large arrays
1392        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1393     #. Small arrays and structures containing small arrays
1394        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1395     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1396        protector.
1397
1398     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1399     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1400     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1401     an ``sspreq`` attribute.
1402 ``sspstrong``
1403     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1404     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1405     determining if a function needs stack protectors.  The strong heuristic
1406     will enable protectors for functions with:
1407
1408     - Arrays of any size and type
1409     - Aggregates containing an array of any size and type.
1410     - Calls to alloca().
1411     - Local variables that have had their address taken.
1412
1413     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1414     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1415     The specific layout rules are:
1416
1417     #. Large arrays and structures containing large arrays
1418        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1419     #. Small arrays and structures containing small arrays
1420        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1421     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1422        protector.
1423
1424     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1425
1426     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1428     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1429 ``"thunk"``
1430     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1431     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1432     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1433     match the thunk target prototype.
1434 ``uwtable``
1435     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1436     an unwind table entry be produce for this function even if we can
1437     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1438     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1439     units.
1440
1441 .. _moduleasm:
1442
1443 Module-Level Inline Assembly
1444 ----------------------------
1445
1446 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1447 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1448 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1449 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1450
1451 .. code-block:: llvm
1452
1453     module asm "inline asm code goes here"
1454     module asm "more can go here"
1455
1456 The strings can contain any character by escaping non-printable
1457 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1458 two digit hex code for the number.
1459
1460 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1461 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1462
1463 .. _langref_datalayout:
1464
1465 Data Layout
1466 -----------
1467
1468 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1469 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1470 simply:
1471
1472 .. code-block:: llvm
1473
1474     target datalayout = "layout specification"
1475
1476 The *layout specification* consists of a list of specifications
1477 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1478 with a letter and may include other information after the letter to
1479 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1480 as follows:
1481
1482 ``E``
1483     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1484     the bits with the most significance have the lowest address
1485     location.
1486 ``e``
1487     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1488     is, the bits with the least significance have the lowest address
1489     location.
1490 ``S<size>``
1491     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1492     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1493     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1494     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1495     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1496     alignment promotions.
1497 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1498     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1499     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1500     bits. The address space, ``n`` is optional, and if not specified,
1501     denotes the default address space 0.  The value of ``n`` must be
1502     in the range [1,2^23).
1503 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1504     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1505     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1506 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1507     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1508     ``<size>``.
1509 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1510     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1511     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1512     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1513     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1514     targets.
1515 ``a:<abi>:<pref>``
1516     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1517 ``m:<mangling>``
1518     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1519     options are
1520
1521     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1522     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1523     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1524       symbols get a ``_`` prefix.
1525     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1526       functions also get a suffix based on the frame size.
1527 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1528     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1529     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1530     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1531     this set are considered to support most general arithmetic operations
1532     efficiently.
1533
1534 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1535 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1536 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1537
1538 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1539 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1540 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1541 specifications are given in this list:
1542
1543 -  ``E`` - big endian
1544 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1545 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1546    same as the default address space.
1547 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1548 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1549 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1550 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1551 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1552 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1553    alignment of 64-bits
1554 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1555 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1556 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1557 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1558 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1559 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1560 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1561
1562 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1563 following rules:
1564
1565 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1566    that specification is used.
1567 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1568    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1569    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1570    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1571    given the default specifications above, the i7 type will use the
1572    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1573    alignment of i64 (largest specified).
1574 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1575    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1576    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1577    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1578
1579 The function of the data layout string may not be what you expect.
1580 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1581 the code generator should use.
1582
1583 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1584 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1585 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1586 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1587 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1588 don't specify the string, the default specifications will be used to
1589 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1590 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1591 these default specifications.
1592
1593 .. _langref_triple:
1594
1595 Target Triple
1596 -------------
1597
1598 A module may specify a target triple string that describes the target
1599 host. The syntax for the target triple is simply:
1600
1601 .. code-block:: llvm
1602
1603     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1604
1605 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1606 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1607
1608 ::
1609
1610     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1611     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1612
1613 This information is passed along to the backend so that it generates
1614 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1615 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1616
1617 .. _pointeraliasing:
1618
1619 Pointer Aliasing Rules
1620 ----------------------
1621
1622 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1623 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1624 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1625 to the following rules:
1626
1627 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1628    value it is *based* on.
1629 -  An address of a global variable is associated with the address range
1630    of the variable's storage.
1631 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1632    address range of the allocated storage.
1633 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1634    address.
1635 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1636    a function not defined within LLVM may be associated with address
1637    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1638    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1639    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1640
1641 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1642 following rules:
1643
1644 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1645    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1646 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1647    ``bitcast``.
1648 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1649    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1650    the pointer's value.
1651 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1652
1653 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1654 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1655
1656 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1657 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1658 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1659 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1660 alignment of the store.
1661
1662 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1663 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1664 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1665 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1666 alias analysis.
1667
1668 .. _volatile:
1669
1670 Volatile Memory Accesses
1671 ------------------------
1672
1673 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1674 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1675 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1676 volatile operations or change their order of execution relative to other
1677 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1678 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1679 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1680
1681 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1682 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1683 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1684 target-legal volatile load/store instructions.
1685
1686 .. admonition:: Rationale
1687
1688  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1689  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1690  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1691  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1692  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1693  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
1694  do not violate the frontend's contract with the language.
1695
1696 .. _memmodel:
1697
1698 Memory Model for Concurrent Operations
1699 --------------------------------------
1700
1701 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1702 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1703 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1704 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1705
1706 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1707
1708 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1709 that
1710
1711 -  Is a superset of single-thread program order, and
1712 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1713    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1714    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1715    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1716    Constraints <ordering>`).
1717
1718 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1719 between a thread and signals executing inside that thread.
1720
1721 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1722 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1723 (defined) write operations (store instructions, atomic
1724 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1725 section, initialized globals are considered to have a write of the
1726 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1727 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1728 may see any write to the same byte, except:
1729
1730 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1731    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1732    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1733 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1734    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1735
1736 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1737
1738 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1739    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1740    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1741    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1742    synchronization.)
1743 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1744    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1745 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1746    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1747 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1748    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1749    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1750    constraints on how the choice is made.
1751 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1752
1753 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1754 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1755 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1756 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1757 than one instruction to read the series of bytes.
1758
1759 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1760 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1761 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1762 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1763 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1764 from an address, introducing a store can change a load that may see
1765 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1766
1767 .. _ordering:
1768
1769 Atomic Memory Ordering Constraints
1770 ----------------------------------
1771
1772 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1773 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1774 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1775 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1776 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1777 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1778 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1779 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1780 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1781 differently since they don't take an address. See that instruction's
1782 documentation for details.
1783
1784 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1785 :doc:`Atomics`.
1786
1787 ``unordered``
1788     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1789     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1790     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1791     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1792     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1793     to make them atomic in any interesting way.
1794 ``monotonic``
1795     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1796     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1797     address. All modification orders must be compatible with the
1798     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1799     orders can be combined to a global total order for the whole program
1800     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1801     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1802     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1803     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1804     happens before another atomic read of the same address, the later
1805     read must see the same value or a later value in the address's
1806     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
1807     stronger) operations on the same address. If an address is written
1808     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
1809     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
1810     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
1811     ``memory_order_relaxed``.
1812 ``acquire``
1813     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
1814     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
1815     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
1816 ``release``
1817     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
1818     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
1819     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
1820     complete description; see the C++0x definition of a release
1821     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
1822     ``memory_order_release``.
1823 ``acq_rel`` (acquire+release)
1824     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
1825     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
1826 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
1827     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
1828     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
1829     writes), there is a global total order on all
1830     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
1831     consistent with the *happens-before* partial order and with the
1832     modification orders of all the affected addresses. Each
1833     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
1834     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
1835     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
1836
1837 .. _singlethread:
1838
1839 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
1840 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
1841 other operations running in the same thread (for example, in signal
1842 handlers).
1843
1844 .. _fastmath:
1845
1846 Fast-Math Flags
1847 ---------------
1848
1849 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
1850 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
1851 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
1852 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
1853
1854 ``nnan``
1855    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1856    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1857    NaNs, but the value of the result is undefined.
1858
1859 ``ninf``
1860    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
1861    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
1862    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
1863
1864 ``nsz``
1865    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
1866    argument or result as insignificant.
1867
1868 ``arcp``
1869    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
1870    argument rather than perform division.
1871
1872 ``fast``
1873    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
1874    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
1875    flag implies all the others.
1876
1877 .. _uselistorder:
1878
1879 Use-list Order Directives
1880 -------------------------
1881
1882 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
1883 order to be recreated.  ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
1884 indexes that are assigned to the referenced value's uses.  The referenced
1885 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
1886
1887 Use-list directives may appear at function scope or global scope.  They are not
1888 instructions, and have no effect on the semantics of the IR.  When they're at
1889 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
1890
1891 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
1892 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
1893 function's scope.
1894
1895 :Syntax:
1896
1897 ::
1898
1899     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
1900     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
1901
1902 :Examples:
1903
1904 ::
1905
1906     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
1907     entry:
1908       ; ... instructions ...
1909     bb:
1910       ; ... instructions ...
1911
1912       ; At function scope.
1913       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
1914       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
1915     }
1916
1917     ; At global scope.
1918     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
1919     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
1920     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
1921     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
1922
1923 .. _typesystem:
1924
1925 Type System
1926 ===========
1927
1928 The LLVM type system is one of the most important features of the
1929 intermediate representation. Being typed enables a number of
1930 optimizations to be performed on the intermediate representation
1931 directly, without having to do extra analyses on the side before the
1932 transformation. A strong type system makes it easier to read the
1933 generated code and enables novel analyses and transformations that are
1934 not feasible to perform on normal three address code representations.
1935
1936 .. _t_void:
1937
1938 Void Type
1939 ---------
1940
1941 :Overview:
1942
1943
1944 The void type does not represent any value and has no size.
1945
1946 :Syntax:
1947
1948
1949 ::
1950
1951       void
1952
1953
1954 .. _t_function:
1955
1956 Function Type
1957 -------------
1958
1959 :Overview:
1960
1961
1962 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
1963 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
1964 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
1965 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
1966
1967 :Syntax:
1968
1969 ::
1970
1971       <returntype> (<parameter list>)
1972
1973 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
1974 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
1975 indicates that the function takes a variable number of arguments.  Variable
1976 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
1977 handling intrinsic <int_varargs>` functions.  '``<returntype>``' is any type
1978 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
1979
1980 :Examples:
1981
1982 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1983 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
1984 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1985 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
1986 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1987 | ``i32 (i8*, ...)``              | A vararg function that takes at least one :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i8`` (char in C), which returns an integer. This is the signature for ``printf`` in LLVM. |
1988 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1989 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
1990 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
1991
1992 .. _t_firstclass:
1993
1994 First Class Types
1995 -----------------
1996
1997 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
1998 Values of these types are the only ones which can be produced by
1999 instructions.
2000
2001 .. _t_single_value:
2002
2003 Single Value Types
2004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2005
2006 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2007
2008 .. _t_integer:
2009
2010 Integer Type
2011 """"""""""""
2012
2013 :Overview:
2014
2015 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2016 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2017 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2018
2019 :Syntax:
2020
2021 ::
2022
2023       iN
2024
2025 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2026 value.
2027
2028 Examples:
2029 *********
2030
2031 +----------------+------------------------------------------------+
2032 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2033 +----------------+------------------------------------------------+
2034 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2035 +----------------+------------------------------------------------+
2036 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2037 +----------------+------------------------------------------------+
2038
2039 .. _t_floating:
2040
2041 Floating Point Types
2042 """"""""""""""""""""
2043
2044 .. list-table::
2045    :header-rows: 1
2046
2047    * - Type
2048      - Description
2049
2050    * - ``half``
2051      - 16-bit floating point value
2052
2053    * - ``float``
2054      - 32-bit floating point value
2055
2056    * - ``double``
2057      - 64-bit floating point value
2058
2059    * - ``fp128``
2060      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2061
2062    * - ``x86_fp80``
2063      -  80-bit floating point value (X87)
2064
2065    * - ``ppc_fp128``
2066      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2067
2068 X86_mmx Type
2069 """"""""""""
2070
2071 :Overview:
2072
2073 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2074 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2075 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2076 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2077 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2078 of this type.
2079
2080 :Syntax:
2081
2082 ::
2083
2084       x86_mmx
2085
2086
2087 .. _t_pointer:
2088
2089 Pointer Type
2090 """"""""""""
2091
2092 :Overview:
2093
2094 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2095 commonly used to reference objects in memory.
2096
2097 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2098 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2099 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2100 are target-specific.
2101
2102 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2103 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2104
2105 :Syntax:
2106
2107 ::
2108
2109       <type> *
2110
2111 :Examples:
2112
2113 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2114 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2115 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2116 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2117 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2118 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2119 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2120
2121 .. _t_vector:
2122
2123 Vector Type
2124 """""""""""
2125
2126 :Overview:
2127
2128 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2129 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2130 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2131 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2132 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2133
2134 :Syntax:
2135
2136 ::
2137
2138       < <# elements> x <elementtype> >
2139
2140 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2141 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2142 of size zero are not allowed.
2143
2144 :Examples:
2145
2146 +-------------------+--------------------------------------------------+
2147 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2148 +-------------------+--------------------------------------------------+
2149 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2150 +-------------------+--------------------------------------------------+
2151 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2152 +-------------------+--------------------------------------------------+
2153 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2154 +-------------------+--------------------------------------------------+
2155
2156 .. _t_label:
2157
2158 Label Type
2159 ^^^^^^^^^^
2160
2161 :Overview:
2162
2163 The label type represents code labels.
2164
2165 :Syntax:
2166
2167 ::
2168
2169       label
2170
2171 .. _t_metadata:
2172
2173 Metadata Type
2174 ^^^^^^^^^^^^^
2175
2176 :Overview:
2177
2178 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2179 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2180
2181 :Syntax:
2182
2183 ::
2184
2185       metadata
2186
2187 .. _t_aggregate:
2188
2189 Aggregate Types
2190 ^^^^^^^^^^^^^^^
2191
2192 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2193 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2194 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2195 aggregate types.
2196
2197 .. _t_array:
2198
2199 Array Type
2200 """"""""""
2201
2202 :Overview:
2203
2204 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2205 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2206 elements) and an underlying data type.
2207
2208 :Syntax:
2209
2210 ::
2211
2212       [<# elements> x <elementtype>]
2213
2214 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2215 be any type with a size.
2216
2217 :Examples:
2218
2219 +------------------+--------------------------------------+
2220 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2221 +------------------+--------------------------------------+
2222 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2223 +------------------+--------------------------------------+
2224 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2225 +------------------+--------------------------------------+
2226
2227 Here are some examples of multidimensional arrays:
2228
2229 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2230 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2231 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2232 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2233 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2234 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2235 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2236
2237 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2238 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2239 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2240 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2241 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2242 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2243 example.
2244
2245 .. _t_struct:
2246
2247 Structure Type
2248 """"""""""""""
2249
2250 :Overview:
2251
2252 The structure type is used to represent a collection of data members
2253 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2254 a size.
2255
2256 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2257 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2258 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2259 '``insertvalue``' instructions.
2260
2261 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2262 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2263 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2264 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2265 required to match what the underlying code generator expects.
2266
2267 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2268 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2269 identified types are always defined at the top level with a name.
2270 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2271 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2272 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2273
2274 :Syntax:
2275
2276 ::
2277
2278       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2279       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2280
2281 :Examples:
2282
2283 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2284 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2285 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2286 | ``{ float, i32 (i32) * }``   | A pair, where the first element is a ``float`` and the second element is a :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32``, returning an ``i32``.  |
2287 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2288 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2289 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2290
2291 .. _t_opaque:
2292
2293 Opaque Structure Types
2294 """"""""""""""""""""""
2295
2296 :Overview:
2297
2298 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2299 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2300 notion of a forward declared structure.
2301
2302 :Syntax:
2303
2304 ::
2305
2306       %X = type opaque
2307       %52 = type opaque
2308
2309 :Examples:
2310
2311 +--------------+-------------------+
2312 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2313 +--------------+-------------------+
2314
2315 .. _constants:
2316
2317 Constants
2318 =========
2319
2320 LLVM has several different basic types of constants. This section
2321 describes them all and their syntax.
2322
2323 Simple Constants
2324 ----------------
2325
2326 **Boolean constants**
2327     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2328     of the ``i1`` type.
2329 **Integer constants**
2330     Standard integers (such as '4') are constants of the
2331     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2332     integer types.
2333 **Floating point constants**
2334     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2335     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2336     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2337     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2338     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2339     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2340     point <t_floating>` type.
2341 **Null pointer constants**
2342     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2343     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2344
2345 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2346 floating point constants. For example, the form
2347 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2348 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2349 constants are required (and the only time that they are generated by the
2350 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2351 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2352 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2353 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2354 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2355
2356 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2357 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2358 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2359 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2360 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2361 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2362 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2363 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2364 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2365 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2366 will only work if they match the long double format on your target.
2367 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2368 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2369 (sign bit at the left).
2370
2371 There are no constants of type x86_mmx.
2372
2373 .. _complexconstants:
2374
2375 Complex Constants
2376 -----------------
2377
2378 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2379 constants and smaller complex constants.
2380
2381 **Structure constants**
2382     Structure constants are represented with notation similar to
2383     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2384     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2385     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2386     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2387     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2388     must match those specified by the type.
2389 **Array constants**
2390     Array constants are represented with notation similar to array type
2391     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2392     square brackets (``[]``)). For example:
2393     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2394     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2395     match those specified by the type. As a special case, character array
2396     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2397     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2398 **Vector constants**
2399     Vector constants are represented with notation similar to vector
2400     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2401     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2402     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2403     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2404     elements must match those specified by the type.
2405 **Zero initialization**
2406     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2407     value to zero of *any* type, including scalar and
2408     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2409     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2410     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2411 **Metadata node**
2412     A metadata node is a constant tuple without types.  For example:
2413     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``".  Metadata can reference constant values,
2414     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2415     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2416     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2417     information such as debug info.
2418
2419 Global Variable and Function Addresses
2420 --------------------------------------
2421
2422 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2423 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2424 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2425 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2426 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2427 file:
2428
2429 .. code-block:: llvm
2430
2431     @X = global i32 17
2432     @Y = global i32 42
2433     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2434
2435 .. _undefvalues:
2436
2437 Undefined Values
2438 ----------------
2439
2440 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2441 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2442 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2443 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2444
2445 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2446 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2447 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2448 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2449
2450 .. code-block:: llvm
2451
2452       %A = add %X, undef
2453       %B = sub %X, undef
2454       %C = xor %X, undef
2455     Safe:
2456       %A = undef
2457       %B = undef
2458       %C = undef
2459
2460 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2461 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2462
2463 .. code-block:: llvm
2464
2465       %A = or %X, undef
2466       %B = and %X, undef
2467     Safe:
2468       %A = -1
2469       %B = 0
2470     Unsafe:
2471       %A = undef
2472       %B = undef
2473
2474 These logical operations have bits that are not always affected by the
2475 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2476 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2477 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2478 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2479 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2480 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2481 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2482 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2483
2484 .. code-block:: llvm
2485
2486       %A = select undef, %X, %Y
2487       %B = select undef, 42, %Y
2488       %C = select %X, %Y, undef
2489     Safe:
2490       %A = %X     (or %Y)
2491       %B = 42     (or %Y)
2492       %C = %Y
2493     Unsafe:
2494       %A = undef
2495       %B = undef
2496       %C = undef
2497
2498 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2499 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2500 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2501 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2502 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2503 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2504 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2505
2506 .. code-block:: llvm
2507
2508       %A = xor undef, undef
2509
2510       %B = undef
2511       %C = xor %B, %B
2512
2513       %D = undef
2514       %E = icmp slt %D, 4
2515       %F = icmp gte %D, 4
2516
2517     Safe:
2518       %A = undef
2519       %B = undef
2520       %C = undef
2521       %D = undef
2522       %E = undef
2523       %F = undef
2524
2525 This example points out that two '``undef``' operands are not
2526 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2527 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2528 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2529 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2530 its value over its "live range". This is true because the variable
2531 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2532 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2533 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2534 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2535 uses with" concept would not hold.
2536
2537 .. code-block:: llvm
2538
2539       %A = fdiv undef, %X
2540       %B = fdiv %X, undef
2541     Safe:
2542       %A = undef
2543     b: unreachable
2544
2545 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2546 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2547 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2548 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2549 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2550 However, in the second example, we can make a more aggressive
2551 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2552 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2553 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2554 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2555 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2556 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2557
2558 .. code-block:: llvm
2559
2560     a:  store undef -> %X
2561     b:  store %X -> undef
2562     Safe:
2563     a: <deleted>
2564     b: unreachable
2565
2566 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2567 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2568 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2569 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2570 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2571
2572 .. _poisonvalues:
2573
2574 Poison Values
2575 -------------
2576
2577 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2578 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2579 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2580 that results in undefined behavior.
2581
2582 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2583 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2584 the ``nsw`` flag.
2585
2586 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2587
2588 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2589 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2590    their dynamic predecessor basic block.
2591 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2592    in the dynamic callers of their functions.
2593 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2594    instructions that dynamically transfer control back to them.
2595 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2596    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2597    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2598 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2599    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2600    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2601    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2602 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2603    most recent preceding instruction with externally visible side
2604    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2605    operations <volatile>`.)
2606 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2607    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2608    multiple successors and the instruction is always executed when
2609    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2610    when control is transferred to another.
2611 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2612    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2613    be different if the terminator had transferred control to a different
2614    successor.
2615 -  Dependence is transitive.
2616
2617 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2618 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2619 on a poison value has undefined behavior.
2620
2621 Here are some examples:
2622
2623 .. code-block:: llvm
2624
2625     entry:
2626       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2627       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2628       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2629       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2630
2631       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2632       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2633
2634       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2635
2636       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2637       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2638       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2639       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2640
2641       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2642       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2643
2644     true:
2645       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2646                                            ; it has undefined behavior.
2647       br label %end
2648
2649     end:
2650       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2651                                            ; Both edges into this PHI are
2652                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2653                                            ; always results in a poison value.
2654
2655       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2656                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2657                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2658
2659       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2660                                            ; The same branch again, but this time the
2661                                            ; true block doesn't have side effects.
2662
2663     second_true:
2664       ; No side effects!
2665       ret void
2666
2667     second_end:
2668       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2669                                            ; on the store in %end. Also, it is
2670                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2671                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2672                                            ; behavior in this example).
2673
2674 .. _blockaddress:
2675
2676 Addresses of Basic Blocks
2677 -------------------------
2678
2679 ``blockaddress(@function, %block)``
2680
2681 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2682 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2683 Taking the address of the entry block is illegal.
2684
2685 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2686 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2687 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2688 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2689 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2690 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2691 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2692 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2693 instruction.
2694
2695 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2696 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2697
2698 .. _constantexprs:
2699
2700 Constant Expressions
2701 --------------------
2702
2703 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2704 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2705 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2706 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2707 The following is the syntax for constant expressions:
2708
2709 ``trunc (CST to TYPE)``
2710     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2711     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2712 ``zext (CST to TYPE)``
2713     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2714     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2715 ``sext (CST to TYPE)``
2716     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2717     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2718 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2719     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2720     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2721     must be floating point.
2722 ``fpext (CST to TYPE)``
2723     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2724     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2725     floating point.
2726 ``fptoui (CST to TYPE)``
2727     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2728     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2729     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2730     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2731     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2732 ``fptosi (CST to TYPE)``
2733     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2734     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2735     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2736     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2737     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2738 ``uitofp (CST to TYPE)``
2739     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2740     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2741     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2742     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2743     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2744 ``sitofp (CST to TYPE)``
2745     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2746     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2747     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2748     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2749     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2750 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2751     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2752     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2753     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2754     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2755 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2756     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2757     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2758     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2759     This one is *really* dangerous!
2760 ``bitcast (CST to TYPE)``
2761     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2762     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2763     instruction <i_bitcast>`.
2764 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2765     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2766     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2767     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2768 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2769     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2770     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2771     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2772     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2773 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2774     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2775 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2776     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2777 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2778     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2779 ``extractelement (VAL, IDX)``
2780     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2781     constants.
2782 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
2783     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
2784     constants.
2785 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
2786     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
2787     constants.
2788 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
2789     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
2790     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
2791     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
2792     least one index value must be specified.
2793 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
2794     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
2795     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
2796     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
2797     value must be specified.
2798 ``OPCODE (LHS, RHS)``
2799     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
2800     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
2801     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
2802     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
2803     operations on floating point values are allowed).
2804
2805 Other Values
2806 ============
2807
2808 .. _inlineasmexprs:
2809
2810 Inline Assembler Expressions
2811 ----------------------------
2812
2813 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
2814 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
2815 represents the inline assembler as a template string (containing the
2816 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
2817 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
2818 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
2819 stack conservatively.
2820
2821 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
2822 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
2823 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
2824 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
2825 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
2826
2827 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
2828 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
2829 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
2830 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
2831 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
2832 syntax known to LLVM.
2833
2834 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
2835 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
2836 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
2837 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
2838 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
2839 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
2840 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
2841 assembly.
2842
2843 An example inline assembler expression is:
2844
2845 .. code-block:: llvm
2846
2847     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
2848
2849 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
2850 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
2851 Thus, typically we have:
2852
2853 .. code-block:: llvm
2854
2855     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
2856
2857 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
2858 marked as having side effects. This is done through the use of the
2859 '``sideeffect``' keyword, like so:
2860
2861 .. code-block:: llvm
2862
2863     call void asm sideeffect "eieio", ""()
2864
2865 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
2866 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
2867 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
2868 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
2869 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
2870 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
2871
2872 .. code-block:: llvm
2873
2874     call void asm alignstack "eieio", ""()
2875
2876 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
2877 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
2878 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
2879 the only supported dialects. An example is:
2880
2881 .. code-block:: llvm
2882
2883     call void asm inteldialect "eieio", ""()
2884
2885 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
2886 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
2887 keyword last.
2888
2889 Inline Asm Constraint String
2890 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2891
2892 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
2893 more constraint codes.
2894
2895 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
2896 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
2897 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
2898 second, etc.
2899
2900 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
2901 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
2902 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
2903 clobbers. They cannot be intermingled.
2904
2905 There are also three different categories of constraint codes:
2906
2907 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
2908   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
2909   bitcast the argument or result to the appropriate type.
2910 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
2911   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
2912   modes used by the target.
2913 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
2914   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
2915   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
2916   proper range for the instruction you wish to use it with.
2917
2918 Output constraints
2919 """"""""""""""""""
2920
2921 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
2922 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
2923 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
2924 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
2925 below about indirect outputs).
2926
2927 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
2928 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
2929 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
2930 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
2931 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
2932 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
2933 "early-clobber" output. Marking an ouput as "early-clobber" ensures that LLVM
2934 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
2935 output).
2936
2937 Input constraints
2938 """""""""""""""""
2939
2940 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
2941 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
2942 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
2943 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
2944 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
2945 contain the same value.
2946
2947 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
2948 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
2949 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
2950 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
2951 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
2952 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
2953 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
2954 constraint).
2955
2956 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
2957 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
2958 (even when the other input has the same value).
2959
2960 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
2961 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
2962
2963 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
2964 register class constraint allocates a register which is too small for the value
2965 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
2966 registers, and all of them passed to the inline asm.
2967
2968 However, this feature is often not as useful as you might think.
2969
2970 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
2971 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
2972 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
2973 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
2974 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
2975 feature of inline asm would not be useful to support that.)
2976
2977 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
2978 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
2979 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
2980 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
2981 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
2982 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
2983 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
2984 use)
2985
2986 Indirect inputs and outputs
2987 """""""""""""""""""""""""""
2988
2989 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
2990 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
2991 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
2992 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
2993 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
2994 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
2995 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
2996 memory location, instead of just read from it).
2997
2998 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
2999 address of a variable as a value.
3000
3001 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3002 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3003 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3004 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3005 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3006 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3007 optimization passes. I would recommend not using it.)
3008
3009
3010 Clobber constraints
3011 """""""""""""""""""
3012
3013 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3014 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3015 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3016 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3017 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3018 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3019 output.
3020
3021
3022 Constraint Codes
3023 """"""""""""""""
3024 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3025
3026 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3027 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3028 (e.g. "``{eax}``").
3029
3030 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3031 GCC's constraint codes.
3032
3033 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3034 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3035 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3036
3037 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3038 inline asm constraint list:
3039
3040 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3041    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3042    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3043    constraint list.
3044
3045 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3046    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3047    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3048    constraint list will be chosen together.
3049
3050 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3051 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3052 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3053 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3054
3055 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3056 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3057 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3058 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3059 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3060 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3061 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3062 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3063 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3064 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3065 intended.)
3066
3067 Supported Constraint Code List
3068 """"""""""""""""""""""""""""""
3069
3070 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3071 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3072 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3073 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3074
3075 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3076
3077 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3078 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3079   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3080   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3081 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3082   immediate, or a relocatable value.
3083 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3084 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3085 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3086   useful to pass a label for an asm branch or call.
3087
3088   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3089      block without telling llvm about the control transfer???)
3090
3091 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3092
3093 Other constraints are target-specific:
3094
3095 AArch64:
3096
3097 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3098 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3099   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3100 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3101   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3102 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3103   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3104 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3105   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3106 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3107   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3108   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3109   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3110 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3111   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3112 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3113   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3114   well.)
3115 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3116 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3117 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3118
3119 AMDGPU:
3120
3121 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3122 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3123 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3124
3125
3126 All ARM modes:
3127
3128 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3129   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3130
3131 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3132
3133 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3134 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3135 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3136 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3137   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3138   print the inverted value).
3139 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3140   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3141   value).
3142 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3143 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3144 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3145 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3146 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3147   as ``r``.
3148 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3149   invalid.
3150 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3151   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3152 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3153   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3154 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3155   ``s0-s31``.
3156
3157 ARM's Thumb1 mode:
3158
3159 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3160 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3161 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3162   some amount.
3163 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3164 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3165 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3166 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3167 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3168 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3169 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3170 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3171   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3172 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3173   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3174 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3175   ``s0-s31``.
3176
3177
3178 Hexagon:
3179
3180 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3181   at the moment.
3182 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3183
3184 MSP430:
3185
3186 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3187
3188 MIPS:
3189
3190 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3191 - ``J``: An immediate integer zero.
3192 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3193 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3194 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3195 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3196 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3197 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3198   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3199 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3200   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3201   ``m``.
3202 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3203   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3204 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3205 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3206   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3207   argument modifier for compatibility with GCC.
3208 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3209   ``25``).
3210 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3211 - ``x``: Invalid.
3212
3213 NVPTX:
3214
3215 - ``b``: A 1-bit integer register.
3216 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3217 - ``r``: A 32-bit integer register.
3218 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3219 - ``f``: A 32-bit float register.
3220 - ``d``: A 64-bit float register.
3221
3222
3223 PowerPC:
3224
3225 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3226 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3227 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3228 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3229 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3230 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3231 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3232 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3233   constant.
3234 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3235   treated the same as ``m``.
3236 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3237 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3238   ``R1-R31``).
3239 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3240   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3241 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3242   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3243   altivec vector register (``V0-V31``).
3244
3245   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3246      is supposed to only use the altivec vector registers?
3247
3248 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3249 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3250 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3251   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3252 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3253   set.
3254
3255 Sparc:
3256
3257 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3258 - ``r``: A 32-bit integer register.
3259
3260 SystemZ:
3261
3262 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3263 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3264 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3265 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3266 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3267 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3268   ``m``, at the moment.
3269 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3270 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3271   address context evaluates as zero).
3272 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3273   (LLVM-specific)
3274 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3275
3276 X86:
3277
3278 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3279 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3280 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3281 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3282   0xffffffff.
3283 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3284 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3285 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3286 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3287 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3288 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3289 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3290   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3291   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3292 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3293   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3294 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3295 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3296   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3297 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3298 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3299 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3300   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3301   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3302   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3303 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3304 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3305   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3306   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3307   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3308   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3309   statement.
3310
3311 XCore:
3312
3313 - ``r``: A 32-bit integer register.
3314
3315
3316 .. _inline-asm-modifiers:
3317
3318 Asm template argument modifiers
3319 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3320
3321 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3322 "``${0:n}``".
3323
3324 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3325 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3326 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3327 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3328
3329 Target-independent:
3330
3331 - ``c``: Print an immediate integer constant  unadorned, without
3332   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3333 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3334   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3335 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3336   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3337
3338 AArch64:
3339
3340 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3341   instead of ``x30``, print ``w30``.
3342 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3343 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3344   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3345   ``v*``.
3346
3347 AMDGPU:
3348
3349 - ``r``: No effect.
3350
3351 ARM:
3352
3353 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3354   register).
3355 - ``P``: No effect.
3356 - ``q``: No effect.
3357 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3358   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3359 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3360   prefix.
3361 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3362 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3363   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3364 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3365   register of a two-register operand.
3366 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3367   register of a two-register operand.
3368 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3369   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3370   to ``R``.)
3371
3372   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3373      of a two-register operand.
3374
3375 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3376 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3377 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3378   adornment.
3379
3380 Hexagon:
3381
3382 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3383   has been allocated consecutively to the first.
3384
3385   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3386      nothing that ensures that happens, is there?
3387
3388 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3389   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3390
3391 MSP430:
3392
3393 No additional modifiers.
3394
3395 MIPS:
3396
3397 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3398 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3399 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3400 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3401 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3402 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3403   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3404
3405   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3406
3407 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3408   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3409
3410   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3411
3412 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3413   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3414   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3415   ``M``.)
3416 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3417   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3418   constraint.
3419
3420 NVPTX:
3421
3422 - ``r``: No effect.
3423
3424 PowerPC:
3425
3426 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3427   has been allocated consecutively to the first.
3428
3429   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3430      nothing that ensures that happens, is there?
3431
3432 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3433   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3434 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3435   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3436 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3437   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3438   always print nothing)
3439 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3440   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3441
3442 Sparc:
3443
3444 - ``r``: No effect.
3445
3446 SystemZ:
3447
3448 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3449 target-independent modifiers.
3450
3451 X86:
3452
3453 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3454   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3455 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3456 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3457   operand.
3458 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3459   memory operand.
3460 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3461   operand.
3462 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3463   operand.
3464 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3465   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3466 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3467   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3468   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3469   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3470 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3471 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3472   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3473
3474 XCore:
3475
3476 No additional modifiers.
3477
3478
3479 Inline Asm Metadata
3480 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3481
3482 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3483 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3484 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3485 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3486 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3487 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3488 it. For example:
3489
3490 .. code-block:: llvm
3491
3492     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3493     ...
3494     !42 = !{ i32 1234567 }
3495
3496 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3497 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3498 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3499 occurs on.
3500
3501 .. _metadata:
3502
3503 Metadata
3504 ========
3505
3506 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3507 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3508 code generator. One example application of metadata is source-level
3509 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3510
3511 Metadata does not have a type, and is not a value.  If referenced from a
3512 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3513
3514 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3515
3516 .. _metadata-string:
3517
3518 Metadata Nodes and Metadata Strings
3519 -----------------------------------
3520
3521 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3522 contain any character by escaping non-printable characters with
3523 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3524 "``!"test\00"``".
3525
3526 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3527 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3528 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3529 their operand. For example:
3530
3531 .. code-block:: llvm
3532
3533     !{ !"test\00", i32 10}
3534
3535 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3536
3537 .. code-block:: llvm
3538
3539     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3540
3541 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3542 content.  They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3543 when metadata operands change.
3544
3545 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3546 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3547 example:
3548
3549 .. code-block:: llvm
3550
3551     !foo = !{!4, !3}
3552
3553 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3554 function is using two metadata arguments:
3555
3556 .. code-block:: llvm
3557
3558     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3559
3560 Metadata can be attached with an instruction. Here metadata ``!21`` is
3561 attached to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3562
3563 .. code-block:: llvm
3564
3565     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3566
3567 More information about specific metadata nodes recognized by the
3568 optimizers and code generator is found below.
3569
3570 .. _specialized-metadata:
3571
3572 Specialized Metadata Nodes
3573 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3574
3575 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3576 to generic tuples).  Their fields are labelled, and can be specified in any
3577 order.
3578
3579 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3580 metadata nodes are related to debug info.
3581
3582 .. _DICompileUnit:
3583
3584 DICompileUnit
3585 """""""""""""
3586
3587 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit.  The ``enums:``,
3588 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:`` and ``imports:`` fields are
3589 tuples containing the debug info to be emitted along with the compile unit,
3590 regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3591 references to them from instructions).
3592
3593 .. code-block:: llvm
3594
3595     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3596                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3597                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3598                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3599                         globals: !5, imports: !6)
3600
3601 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3602 specific compilation unit.  File descriptors are defined using this scope.
3603 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``.  They
3604 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3605 entities (declarations and namespaces).
3606
3607 .. _DIFile:
3608
3609 DIFile
3610 """"""
3611
3612 ``DIFile`` nodes represent files.  The ``filename:`` can include slashes.
3613
3614 .. code-block:: llvm
3615
3616     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3617
3618 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3619 for ``file:`` fields.
3620
3621 .. _DIBasicType:
3622
3623 DIBasicType
3624 """""""""""
3625
3626 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3627 ``float``.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3628
3629 .. code-block:: llvm
3630
3631     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3632                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3633     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3634
3635 The ``encoding:`` describes the details of the type.  Usually it's one of the
3636 following:
3637
3638 .. code-block:: llvm
3639
3640   DW_ATE_address       = 1
3641   DW_ATE_boolean       = 2
3642   DW_ATE_float         = 4
3643   DW_ATE_signed        = 5
3644   DW_ATE_signed_char   = 6
3645   DW_ATE_unsigned      = 7
3646   DW_ATE_unsigned_char = 8
3647
3648 .. _DISubroutineType:
3649
3650 DISubroutineType
3651 """"""""""""""""
3652
3653 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types.  Their ``types:`` field
3654 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3655 types of the formal arguments in order.  If the first operand is ``null``, that
3656 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3657
3658 .. code-block:: llvm
3659
3660     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3661     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3662     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3663
3664 .. _DIDerivedType:
3665
3666 DIDerivedType
3667 """""""""""""
3668
3669 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3670 qualified types.
3671
3672 .. code-block:: llvm
3673
3674     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3675                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3676     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3677                         align: 32)
3678
3679 The following ``tag:`` values are valid:
3680
3681 .. code-block:: llvm
3682
3683   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3684   DW_TAG_member             = 13
3685   DW_TAG_pointer_type       = 15
3686   DW_TAG_reference_type     = 16
3687   DW_TAG_typedef            = 22
3688   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3689   DW_TAG_const_type         = 38
3690   DW_TAG_volatile_type      = 53
3691   DW_TAG_restrict_type      = 55
3692
3693 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3694 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`.  The type of the member
3695 is the ``baseType:``.  The ``offset:`` is the member's bit offset.
3696 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3697 argument of a subprogram.
3698
3699 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3700
3701 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3702 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3703 ``baseType:``.
3704
3705 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3706
3707 .. _DICompositeType:
3708
3709 DICompositeType
3710 """""""""""""""
3711
3712 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3713 structures and unions.  ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3714
3715 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3716 identifier used for type merging between modules.  When specified, other types
3717 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3718 <metadata-string>` that matches their identifier.
3719
3720 .. code-block:: llvm
3721
3722     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3723     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3724     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3725     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3726                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3727                           elements: !{!0, !1, !2})
3728
3729 The following ``tag:`` values are valid:
3730
3731 .. code-block:: llvm
3732
3733   DW_TAG_array_type       = 1
3734   DW_TAG_class_type       = 2
3735   DW_TAG_enumeration_type = 4
3736   DW_TAG_structure_type   = 19
3737   DW_TAG_union_type       = 23
3738   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3739   DW_TAG_inheritance      = 28
3740
3741
3742 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3743 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3744 level of indexing.  The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3745 array type is a native packed vector.
3746
3747 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3748 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3749 value for the set.  All enumeration type descriptors are collected in the
3750 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3751
3752 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3753 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3754 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3755
3756 .. _DISubrange:
3757
3758 DISubrange
3759 """"""""""
3760
3761 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3762 :ref:`DICompositeType`.  ``count: -1`` indicates an empty array.
3763
3764 .. code-block:: llvm
3765
3766     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3767     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3768     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3769
3770 .. _DIEnumerator:
3771
3772 DIEnumerator
3773 """"""""""""
3774
3775 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
3776 variants of :ref:`DICompositeType`.
3777
3778 .. code-block:: llvm
3779
3780     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3781     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3782     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3783
3784 DITemplateTypeParameter
3785 """""""""""""""""""""""
3786
3787 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
3788 language constructs.  They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
3789 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3790
3791 .. code-block:: llvm
3792
3793     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
3794
3795 DITemplateValueParameter
3796 """"""""""""""""""""""""
3797
3798 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
3799 language constructs.  ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
3800 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
3801 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``.  They are used (optionally) in
3802 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
3803
3804 .. code-block:: llvm
3805
3806     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
3807
3808 DINamespace
3809 """""""""""
3810
3811 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
3812
3813 .. code-block:: llvm
3814
3815     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
3816
3817 DIGlobalVariable
3818 """"""""""""""""
3819
3820 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
3821
3822 .. code-block:: llvm
3823
3824     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
3825                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3826                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
3827                            declaration: !4)
3828
3829 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
3830 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3831
3832 .. _DISubprogram:
3833
3834 DISubprogram
3835 """"""""""""
3836
3837 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language.  The
3838 ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>` that must be
3839 retained, even if their IR counterparts are optimized out of the IR.  The
3840 ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
3841
3842 .. code-block:: llvm
3843
3844     !0 = !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
3845                        file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
3846                        isDefinition: false, scopeLine: 8, containingType: !4,
3847                        virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual, virtualIndex: 10,
3848                        flags: DIFlagPrototyped, isOptimized: true,
3849                        function: void ()* @_Z3foov,
3850                        templateParams: !5, declaration: !6, variables: !7)
3851
3852 .. _DILexicalBlock:
3853
3854 DILexicalBlock
3855 """"""""""""""
3856
3857 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
3858 <DISubprogram>`.  The line number and column numbers are used to dinstinguish
3859 two lexical blocks at same depth.  They are valid targets for ``scope:``
3860 fields.
3861
3862 .. code-block:: llvm
3863
3864     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
3865
3866 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
3867 operands.
3868
3869 .. _DILexicalBlockFile:
3870
3871 DILexicalBlockFile
3872 """"""""""""""""""
3873
3874 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
3875 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`.  The ``file:`` field can be changed to
3876 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
3877 discriminate between control flow within a single block in the source language.
3878
3879 .. code-block:: llvm
3880
3881     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
3882     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
3883     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
3884
3885 .. _DILocation:
3886
3887 DILocation
3888 """"""""""
3889
3890 ``DILocation`` nodes represent source debug locations.  The ``scope:`` field is
3891 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
3892 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
3893
3894 .. code-block:: llvm
3895
3896     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
3897
3898 .. _DILocalVariable:
3899
3900 DILocalVariable
3901 """""""""""""""
3902
3903 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language.
3904 Instead of ``DW_TAG_variable``, they use LLVM-specific fake tags to
3905 discriminate between local variables (``DW_TAG_auto_variable``) and subprogram
3906 arguments (``DW_TAG_arg_variable``).  In the latter case, the ``arg:`` field
3907 specifies the argument position, and this variable will be included in the
3908 ``variables:`` field of its :ref:`DISubprogram`.
3909
3910 .. code-block:: llvm
3911
3912     !0 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "this", arg: 1,
3913                           scope: !3, file: !2, line: 7, type: !3,
3914                           flags: DIFlagArtificial)
3915     !1 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_arg_variable, name: "x", arg: 2,
3916                           scope: !4, file: !2, line: 7, type: !3)
3917     !2 = !DILocalVariable(tag: DW_TAG_auto_variable, name: "y",
3918                           scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
3919
3920 DIExpression
3921 """"""""""""
3922
3923 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences.  They are used in
3924 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
3925 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
3926 variable.
3927
3928 The current supported vocabulary is limited:
3929
3930 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
3931 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
3932 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
3933   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
3934
3935 .. code-block:: llvm
3936
3937     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
3938     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
3939     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3940     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
3941
3942 DIObjCProperty
3943 """"""""""""""
3944
3945 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
3946
3947 .. code-block:: llvm
3948
3949     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
3950                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
3951
3952 DIImportedEntity
3953 """"""""""""""""
3954
3955 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
3956 compile unit.
3957
3958 .. code-block:: llvm
3959
3960    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
3961                           entity: !1, line: 7)
3962
3963 '``tbaa``' Metadata
3964 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3965
3966 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
3967 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
3968 describe a type system of a higher level language. This can be used to
3969 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
3970 custom alias analysis behavior for other languages.
3971
3972 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
3973 to three fields, e.g.:
3974
3975 .. code-block:: llvm
3976
3977     !0 = !{ !"an example type tree" }
3978     !1 = !{ !"int", !0 }
3979     !2 = !{ !"float", !0 }
3980     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
3981
3982 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
3983 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
3984 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
3985 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
3986 common names.
3987
3988 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
3989 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
3990 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
3991 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
3992 from multiple front-ends is handled conservatively.
3993
3994 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
3995 indicates that the type is "constant" (meaning
3996 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
3997 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
3998
3999 '``tbaa.struct``' Metadata
4000 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4001
4002 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4003 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4004 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4005 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4006 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4007 of the aggregate.
4008
4009 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4010 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4011
4012 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4013 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4014 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4015 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4016 its tbaa tag. e.g.:
4017
4018 .. code-block:: llvm
4019
4020     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4021
4022 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4023 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4024 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4025
4026 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4027 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4028 does not carry useful data and need not be preserved.
4029
4030 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4031 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4032
4033 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4034 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4035 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4036 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4037 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4038 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4039 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4040 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4041 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4042 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4043 alias.
4044
4045 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4046 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4047 string then it can be combined accross functions and translation units. A
4048 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4049 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4050
4051 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4052 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4053 is a string then it can be combined accross functions and translation units. A
4054 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4055 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4056 optionally be provided as a third list entry.
4057
4058 For example,
4059
4060 .. code-block:: llvm
4061
4062     ; Two scope domains:
4063     !0 = !{!0}
4064     !1 = !{!1}
4065
4066     ; Some scopes in these domains:
4067     !2 = !{!2, !0}
4068     !3 = !{!3, !0}
4069     !4 = !{!4, !1}
4070
4071     ; Some scope lists:
4072     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4073     !6 = !{!4, !3, !2}
4074     !7 = !{!3}
4075
4076     ; These two instructions don't alias:
4077     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4078     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4079
4080     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4081     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4082     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4083     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4084
4085     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4086     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4087     ; !alias.scope list):
4088     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4089     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4090
4091 '``fpmath``' Metadata
4092 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4093
4094 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4095 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4096 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4097 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4098 it. ULP is defined as follows:
4099
4100     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4101     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4102     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4103     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4104     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4105
4106 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4107 number representing the maximum relative error, for example:
4108
4109 .. code-block:: llvm
4110
4111     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4112
4113 .. _range-metadata:
4114
4115 '``range``' Metadata
4116 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4117
4118 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4119 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4120 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4121 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4122 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4123 pair. Each pair has the following properties:
4124
4125 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4126 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4127 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4128 -  The range is allowed to wrap.
4129 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4130    ``a!=b``.
4131
4132 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4133 they must be non-contiguous.
4134
4135 Examples:
4136
4137 .. code-block:: llvm
4138
4139       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4140       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4141       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4142       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4143              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4144     ...
4145     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4146     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4147     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4148     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4149
4150 '``llvm.loop``'
4151 ^^^^^^^^^^^^^^^
4152
4153 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4154 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4155 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4156 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4157 specified with the name ``llvm.loop``.
4158
4159 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4160 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4161 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4162 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4163 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4164 constructs:
4165
4166 .. code-block:: llvm
4167
4168     !0 = !{!0}
4169     !1 = !{!1}
4170
4171 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4172 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4173 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4174 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4175
4176 .. code-block:: llvm
4177
4178       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4179     ...
4180     !0 = !{!0, !1}
4181     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4182
4183 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4184 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4185
4186 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4187 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4188 vectorization width and interleave count.  These metadata should be used in
4189 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata.  The
4190 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4191 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4192 it believes it is safe to do so.  The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4193 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4194 in determining the safety of these transformations.
4195
4196 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4197 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4198
4199 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4200 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4201 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4202 example:
4203
4204 .. code-block:: llvm
4205
4206    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4207
4208 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4209 multiple iterations of the loop.  If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4210 then the interleave count will be determined automatically.
4211
4212 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4213 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4214
4215 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4216 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4217 is a bit.  If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4218 0 disables vectorization:
4219
4220 .. code-block:: llvm
4221
4222    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4223    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4224
4225 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4226 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4227
4228 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4229 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4230 operand is an integer specifying the width. For example:
4231
4232 .. code-block:: llvm
4233
4234    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4235
4236 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4237 vectorization of the loop.  If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4238 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4239 determined automatically.
4240
4241 '``llvm.loop.unroll``'
4242 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4243
4244 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4245 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4246 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4247 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4248 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4249 optimizer believes it is safe to do so.
4250
4251 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4253
4254 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4255 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4256 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4257 example:
4258
4259 .. code-block:: llvm
4260
4261    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4262
4263 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4264 will be partially unrolled.
4265
4266 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4267 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4268
4269 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4270 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``.  For example:
4271
4272 .. code-block:: llvm
4273
4274    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4275
4276 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4277 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4278
4279 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4280 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``.  For example:
4281
4282 .. code-block:: llvm
4283
4284    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4285
4286 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4287 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4288
4289 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4290 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4291 For example:
4292
4293 .. code-block:: llvm
4294
4295    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4296
4297 '``llvm.mem``'
4298 ^^^^^^^^^^^^^^^
4299
4300 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4301 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4302
4303 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4305
4306 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4307 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4308 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4309 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4310 with the same loop identifier.
4311
4312 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4313 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4314 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4315 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4316 ``L2``.
4317
4318 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4319 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4320 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4321 loop.
4322
4323 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4324 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4325 memory dependence analysis is required to make that determination.  As a fail
4326 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4327 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4328 insert new memory instructions into the loop body).
4329
4330 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4331 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4332 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4333
4334 .. code-block:: llvm
4335
4336    for.body:
4337      ...
4338      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4339      ...
4340      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4341      ...
4342      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4343
4344    for.end:
4345    ...
4346    !0 = !{!0}
4347
4348 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4349 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4350 the loop identifier metadata node directly:
4351
4352 .. code-block:: llvm
4353
4354    outer.for.body:
4355      ...
4356      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4357      ...
4358      br label %inner.for.body
4359
4360    inner.for.body:
4361      ...
4362      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4363      ...
4364      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4365      ...
4366      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4367
4368    inner.for.end:
4369      ...
4370      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4371      ...
4372      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4373
4374    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4375    ...
4376    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4377    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4378    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4379
4380 '``llvm.bitsets``'
4381 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4382
4383 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4384 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4385
4386 Module Flags Metadata
4387 =====================
4388
4389 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4390 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4391 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4392 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4393 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4394 look it up.
4395
4396 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4397 Each triplet has the following form:
4398
4399 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4400    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4401    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4402    described below.
4403 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4404    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4405    including entries with the **Require** behavior).
4406 -  The third element is the value of the flag.
4407
4408 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4409 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4410 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4411 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4412 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4413 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4414
4415 The following behaviors are supported:
4416
4417 .. list-table::
4418    :header-rows: 1
4419    :widths: 10 90
4420
4421    * - Value
4422      - Behavior
4423
4424    * - 1
4425      - **Error**
4426            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4427            is that of the operands.
4428
4429    * - 2
4430      - **Warning**
4431            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4432            operand for the flag from the first module being linked.
4433
4434    * - 3
4435      - **Require**
4436            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4437            specified value after linking is performed. The value must be a
4438            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4439            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4440            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4441            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4442            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4443
4444    * - 4
4445      - **Override**
4446            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4447            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4448            differ, an error will be emitted.
4449
4450    * - 5
4451      - **Append**
4452            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4453
4454    * - 6
4455      - **AppendUnique**
4456            Appends the two values, which are required to be metadata
4457            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4458            during the append operation.
4459
4460 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4461 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4462 value) or **Override**.
4463
4464 An example of module flags:
4465
4466 .. code-block:: llvm
4467
4468     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4469     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4470     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4471     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4472       !{
4473         !"foo", i32 1
4474       }
4475     }
4476     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4477
4478 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4479    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4480    values are not equal.
4481
4482 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4483    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4484    '37'.
4485
4486 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4487    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4488    warning if their values are not equal.
4489
4490 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4491
4492    ::
4493
4494        !{ !"foo", i32 1 }
4495
4496    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4497    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4498    performed.
4499
4500 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4501 ----------------------------------------------------
4502
4503 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4504 collection in a special section called "image info". The metadata
4505 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4506 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4507 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4508 be merged rather than appended together.
4509
4510 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4511 following key-value pairs:
4512
4513 .. list-table::
4514    :header-rows: 1
4515    :widths: 30 70
4516
4517    * - Key
4518      - Value
4519
4520    * - ``Objective-C Version``
4521      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4522
4523    * - ``Objective-C Image Info Version``
4524      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4525        always 0.
4526
4527    * - ``Objective-C Image Info Section``
4528      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4529        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4530        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4531        Objective-C ABI version 2.
4532
4533    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4534      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4535        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4536        collection supported.
4537
4538    * - ``Objective-C GC Only``
4539      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4540        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4541        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4542
4543 Some important flag interactions:
4544
4545 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4546    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4547    2, then the resulting module has the
4548    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4549 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4550    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4551
4552 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4553 --------------------------------------------
4554
4555 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4556 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4557 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4558 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4559
4560 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4561 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4562 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4563 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4564 list of metadata strings defining linker options.
4565
4566 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4567 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4568 framework::
4569
4570     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4571        !{
4572           !{ !"-lz" },
4573           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4574     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4575
4576 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4577 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4578 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4579 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4580 assembly writer or object file emitter.
4581
4582 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4583 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4584 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4585
4586 C type width Module Flags Metadata
4587 ----------------------------------
4588
4589 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4590 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4591 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4592 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4593 width.
4594
4595 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4596 flags metadata, using the following key-value pairs:
4597
4598 .. list-table::
4599    :header-rows: 1
4600    :widths: 30 70
4601
4602    * - Key
4603      - Value
4604
4605    * - short_wchar
4606      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4607        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4608
4609    * - short_enum
4610      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4611        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4612          represent all of its values.
4613
4614 For example, the following metadata section specifies that the module was
4615 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4616 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4617
4618     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4619     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4620     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4621
4622 .. _intrinsicglobalvariables:
4623
4624 Intrinsic Global Variables
4625 ==========================
4626
4627 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4628 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4629 All globals of this sort should have a section specified as
4630 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4631 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4632
4633 .. _gv_llvmused:
4634
4635 The '``llvm.used``' Global Variable
4636 -----------------------------------
4637
4638 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4639 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4640 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4641 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4642 use of it is:
4643
4644 .. code-block:: llvm
4645
4646     @X = global i8 4
4647     @Y = global i32 123
4648
4649     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4650        i8* @X,
4651        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4652     ], section "llvm.metadata"
4653
4654 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4655 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4656 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4657 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4658 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4659 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4660 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4661
4662 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4663 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4664 molesting the symbol.
4665
4666 .. _gv_llvmcompilerused:
4667
4668 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
4669 --------------------------------------------
4670
4671 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
4672 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
4673 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
4674 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
4675 by ``@llvm.used``.
4676
4677 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
4678 and should not be exposed to source languages.
4679
4680 .. _gv_llvmglobalctors:
4681
4682 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
4683 -------------------------------------------
4684
4685 .. code-block:: llvm
4686
4687     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4688     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
4689
4690 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
4691 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4692 The functions referenced by this array will be called in ascending order
4693 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
4694 functions with the same priority is not defined.
4695
4696 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4697 or function, the initializer function will only run if the associated
4698 data from the current module is not discarded.
4699
4700 .. _llvmglobaldtors:
4701
4702 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
4703 -------------------------------------------
4704
4705 .. code-block:: llvm
4706
4707     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
4708     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
4709
4710 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
4711 functions, priorities, and an optional associated global or function.
4712 The functions referenced by this array will be called in descending
4713 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
4714 order of functions with the same priority is not defined.
4715
4716 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
4717 or function, the destructor function will only run if the associated
4718 data from the current module is not discarded.
4719
4720 Instruction Reference
4721 =====================
4722
4723 The LLVM instruction set consists of several different classifications
4724 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
4725 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
4726 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
4727 :ref:`other instructions <otherops>`.
4728
4729 .. _terminators:
4730
4731 Terminator Instructions
4732 -----------------------
4733
4734 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
4735 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
4736 block should be executed after the current block is finished. These
4737 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
4738 control flow, not values (the one exception being the
4739 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
4740
4741 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
4742 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
4743 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
4744 ':ref:`resume <i_resume>`', and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
4745
4746 .. _i_ret:
4747
4748 '``ret``' Instruction
4749 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4750
4751 Syntax:
4752 """""""
4753
4754 ::
4755
4756       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
4757       ret void                 ; Return from void function
4758
4759 Overview:
4760 """""""""
4761
4762 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
4763 a value) from a function back to the caller.
4764
4765 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
4766 value and then causes control flow, and one that just causes control
4767 flow to occur.
4768
4769 Arguments:
4770 """"""""""
4771
4772 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
4773 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
4774 class <t_firstclass>`' type.
4775
4776 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
4777 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
4778 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
4779 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
4780 value.
4781
4782 Semantics:
4783 """"""""""
4784
4785 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
4786 the calling function's context. If the caller is a
4787 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
4788 instruction after the call. If the caller was an
4789 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
4790 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
4791 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
4792 value.
4793
4794 Example:
4795 """"""""
4796
4797 .. code-block:: llvm
4798
4799       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
4800       ret void                        ; Return from a void function
4801       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
4802
4803 .. _i_br:
4804
4805 '``br``' Instruction
4806 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4807
4808 Syntax:
4809 """""""
4810
4811 ::
4812
4813       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
4814       br label <dest>          ; Unconditional branch
4815
4816 Overview:
4817 """""""""
4818
4819 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
4820 different basic block in the current function. There are two forms of
4821 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
4822 unconditional branch.
4823
4824 Arguments:
4825 """"""""""
4826
4827 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
4828 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
4829 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
4830
4831 Semantics:
4832 """"""""""
4833
4834 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
4835 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
4836 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
4837 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
4838
4839 Example:
4840 """"""""
4841
4842 .. code-block:: llvm
4843
4844     Test:
4845       %cond = icmp eq i32 %a, %b
4846       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
4847     IfEqual:
4848       ret i32 1
4849     IfUnequal:
4850       ret i32 0
4851
4852 .. _i_switch:
4853
4854 '``switch``' Instruction
4855 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4856
4857 Syntax:
4858 """""""
4859
4860 ::
4861
4862       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
4863
4864 Overview:
4865 """""""""
4866
4867 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
4868 several different places. It is a generalization of the '``br``'
4869 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
4870 destinations.
4871
4872 Arguments:
4873 """"""""""
4874
4875 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
4876 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
4877 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
4878 is not allowed to contain duplicate constant entries.
4879
4880 Semantics:
4881 """"""""""
4882
4883 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
4884 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
4885 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
4886 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
4887 to the default destination.
4888
4889 Implementation:
4890 """""""""""""""
4891
4892 Depending on properties of the target machine and the particular
4893 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
4894 different ways. For example, it could be generated as a series of
4895 chained conditional branches or with a lookup table.
4896
4897 Example:
4898 """"""""
4899
4900 .. code-block:: llvm
4901
4902      ; Emulate a conditional br instruction
4903      %Val = zext i1 %value to i32
4904      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
4905
4906      ; Emulate an unconditional br instruction
4907      switch i32 0, label %dest [ ]
4908
4909      ; Implement a jump table:
4910      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
4911                                          i32 1, label %onone
4912                                          i32 2, label %ontwo ]
4913
4914 .. _i_indirectbr:
4915
4916 '``indirectbr``' Instruction
4917 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4918
4919 Syntax:
4920 """""""
4921
4922 ::
4923
4924       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
4925
4926 Overview:
4927 """""""""
4928
4929 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
4930 label within the current function, whose address is specified by
4931 "``address``". Address must be derived from a
4932 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
4933
4934 Arguments:
4935 """"""""""
4936
4937 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
4938 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
4939 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
4940 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
4941
4942 This destination list is required so that dataflow analysis has an
4943 accurate understanding of the CFG.
4944
4945 Semantics:
4946 """"""""""
4947
4948 Control transfers to the block specified in the address argument. All
4949 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
4950 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
4951 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
4952
4953 Implementation:
4954 """""""""""""""
4955
4956 This is typically implemented with a jump through a register.
4957
4958 Example:
4959 """"""""
4960
4961 .. code-block:: llvm
4962
4963      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
4964
4965 .. _i_invoke:
4966
4967 '``invoke``' Instruction
4968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4969
4970 Syntax:
4971 """""""
4972
4973 ::
4974
4975       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
4976                     to label <normal label> unwind label <exception label>
4977
4978 Overview:
4979 """""""""
4980
4981 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
4982 function, with the possibility of control flow transfer to either the
4983 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
4984 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
4985 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
4986 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
4987 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
4988 nearest "exception" label.
4989
4990 The '``exception``' label is a `landing
4991 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
4992 '``exception``' label is required to have the
4993 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
4994 information about the behavior of the program after unwinding happens,
4995 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
4996 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
4997 instruction, so that the important information contained within the
4998 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
4999
5000 Arguments:
5001 """"""""""
5002
5003 This instruction requires several arguments:
5004
5005 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5006    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5007    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5008 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5009    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5010    are valid here.
5011 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5012    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5013    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5014    branching off an arbitrary pointer to function value.
5015 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5016    function to be invoked.
5017 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5018    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5019    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5020    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5021    extra arguments can be specified.
5022 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5023    executes a '``ret``' instruction.
5024 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5025    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5026    mechanism.
5027 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5028    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5029    attributes are valid here.
5030
5031 Semantics:
5032 """"""""""
5033
5034 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5035 instruction in most regards. The primary difference is that it
5036 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5037 library to unwind the stack.
5038
5039 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5040 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5041 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5042 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5043
5044 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5045 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5046 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5047 return value is available.
5048
5049 Example:
5050 """"""""
5051
5052 .. code-block:: llvm
5053
5054       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5055                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5056       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5057                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5058
5059 .. _i_resume:
5060
5061 '``resume``' Instruction
5062 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5063
5064 Syntax:
5065 """""""
5066
5067 ::
5068
5069       resume <type> <value>
5070
5071 Overview:
5072 """""""""
5073
5074 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5075 successors.
5076
5077 Arguments:
5078 """"""""""
5079
5080 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5081 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5082 function.
5083
5084 Semantics:
5085 """"""""""
5086
5087 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5088 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5089 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5090
5091 Example:
5092 """"""""
5093
5094 .. code-block:: llvm
5095
5096       resume { i8*, i32 } %exn
5097
5098 .. _i_unreachable:
5099
5100 '``unreachable``' Instruction
5101 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5102
5103 Syntax:
5104 """""""
5105
5106 ::
5107
5108       unreachable
5109
5110 Overview:
5111 """""""""
5112
5113 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5114 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5115 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5116 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5117
5118 Semantics:
5119 """"""""""
5120
5121 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5122
5123 .. _binaryops:
5124
5125 Binary Operations
5126 -----------------
5127
5128 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5129 They require two operands of the same type, execute an operation on
5130 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5131 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5132 result value has the same type as its operands.
5133
5134 There are several different binary operators:
5135
5136 .. _i_add:
5137
5138 '``add``' Instruction
5139 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5140
5141 Syntax:
5142 """""""
5143
5144 ::
5145
5146       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5147       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5148       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5149       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5150
5151 Overview:
5152 """""""""
5153
5154 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5155
5156 Arguments:
5157 """"""""""
5158
5159 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5160 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5161 arguments must have identical types.
5162
5163 Semantics:
5164 """"""""""
5165
5166 The value produced is the integer sum of the two operands.
5167
5168 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5169 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5170 the result.
5171
5172 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5173 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5174
5175 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5176 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5177 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5178 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5179
5180 Example:
5181 """"""""
5182
5183 .. code-block:: llvm
5184
5185       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5186
5187 .. _i_fadd:
5188
5189 '``fadd``' Instruction
5190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5191
5192 Syntax:
5193 """""""
5194
5195 ::
5196
5197       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5198
5199 Overview:
5200 """""""""
5201
5202 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5203
5204 Arguments:
5205 """"""""""
5206
5207 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5208 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5209 Both arguments must have identical types.
5210
5211 Semantics:
5212 """"""""""
5213
5214 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5215 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5216 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5217 optimizations:
5218
5219 Example:
5220 """"""""
5221
5222 .. code-block:: llvm
5223
5224       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5225
5226 '``sub``' Instruction
5227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5228
5229 Syntax:
5230 """""""
5231
5232 ::
5233
5234       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5235       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5236       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5237       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5238
5239 Overview:
5240 """""""""
5241
5242 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5243
5244 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5245 instruction present in most other intermediate representations.
5246
5247 Arguments:
5248 """"""""""
5249
5250 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5251 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5252 arguments must have identical types.
5253
5254 Semantics:
5255 """"""""""
5256
5257 The value produced is the integer difference of the two operands.
5258
5259 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5260 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5261 the result.
5262
5263 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5264 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5265
5266 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5267 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5268 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5269 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5270
5271 Example:
5272 """"""""
5273
5274 .. code-block:: llvm
5275
5276       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5277       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5278
5279 .. _i_fsub:
5280
5281 '``fsub``' Instruction
5282 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5283
5284 Syntax:
5285 """""""
5286
5287 ::
5288
5289       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5290
5291 Overview:
5292 """""""""
5293
5294 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5295
5296 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5297 instruction present in most other intermediate representations.
5298
5299 Arguments:
5300 """"""""""
5301
5302 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5303 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5304 Both arguments must have identical types.
5305
5306 Semantics:
5307 """"""""""
5308
5309 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5310 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5311 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5312 unsafe floating point optimizations:
5313
5314 Example:
5315 """"""""
5316
5317 .. code-block:: llvm
5318
5319       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5320       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5321
5322 '``mul``' Instruction
5323 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5324
5325 Syntax:
5326 """""""
5327
5328 ::
5329
5330       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5331       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5332       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5333       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5334
5335 Overview:
5336 """""""""
5337
5338 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5339
5340 Arguments:
5341 """"""""""
5342
5343 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5344 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5345 arguments must have identical types.
5346
5347 Semantics:
5348 """"""""""
5349
5350 The value produced is the integer product of the two operands.
5351
5352 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5353 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5354 bit width of the result.
5355
5356 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5357 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5358 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5359 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5360 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5361 product.
5362
5363 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5364 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5365 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5366 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5367
5368 Example:
5369 """"""""
5370
5371 .. code-block:: llvm
5372
5373       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5374
5375 .. _i_fmul:
5376
5377 '``fmul``' Instruction
5378 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5379
5380 Syntax:
5381 """""""
5382
5383 ::
5384
5385       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5386
5387 Overview:
5388 """""""""
5389
5390 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5391
5392 Arguments:
5393 """"""""""
5394
5395 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5396 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5397 Both arguments must have identical types.
5398
5399 Semantics:
5400 """"""""""
5401
5402 The value produced is the floating point product of the two operands.
5403 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5404 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5405 unsafe floating point optimizations:
5406
5407 Example:
5408 """"""""
5409
5410 .. code-block:: llvm
5411
5412       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5413
5414 '``udiv``' Instruction
5415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5416
5417 Syntax:
5418 """""""
5419
5420 ::
5421
5422       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5423       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5424
5425 Overview:
5426 """""""""
5427
5428 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5429
5430 Arguments:
5431 """"""""""
5432
5433 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5434 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5435 arguments must have identical types.
5436
5437 Semantics:
5438 """"""""""
5439
5440 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5441
5442 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5443 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5444
5445 Division by zero leads to undefined behavior.
5446
5447 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5448 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5449 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5450
5451 Example:
5452 """"""""
5453
5454 .. code-block:: llvm
5455
5456       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5457
5458 '``sdiv``' Instruction
5459 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5460
5461 Syntax:
5462 """""""
5463
5464 ::
5465
5466       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5467       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5468
5469 Overview:
5470 """""""""
5471
5472 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5473
5474 Arguments:
5475 """"""""""
5476
5477 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5478 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5479 arguments must have identical types.
5480
5481 Semantics:
5482 """"""""""
5483
5484 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5485 rounded towards zero.
5486
5487 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5488 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5489
5490 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5491 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5492 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5493
5494 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5495 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5496
5497 Example:
5498 """"""""
5499
5500 .. code-block:: llvm
5501
5502       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5503
5504 .. _i_fdiv:
5505
5506 '``fdiv``' Instruction
5507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5508
5509 Syntax:
5510 """""""
5511
5512 ::
5513
5514       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5515
5516 Overview:
5517 """""""""
5518
5519 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5520
5521 Arguments:
5522 """"""""""
5523
5524 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
5525 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5526 Both arguments must have identical types.
5527
5528 Semantics:
5529 """"""""""
5530
5531 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
5532 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5533 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5534 unsafe floating point optimizations:
5535
5536 Example:
5537 """"""""
5538
5539 .. code-block:: llvm
5540
5541       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
5542
5543 '``urem``' Instruction
5544 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5545
5546 Syntax:
5547 """""""
5548
5549 ::
5550
5551       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5552
5553 Overview:
5554 """""""""
5555
5556 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
5557 division of its two arguments.
5558
5559 Arguments:
5560 """"""""""
5561
5562 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
5563 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5564 arguments must have identical types.
5565
5566 Semantics:
5567 """"""""""
5568
5569 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
5570 This instruction always performs an unsigned division to get the
5571 remainder.
5572
5573 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
5574 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
5575
5576 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5577
5578 Example:
5579 """"""""
5580
5581 .. code-block:: llvm
5582
5583       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5584
5585 '``srem``' Instruction
5586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5587
5588 Syntax:
5589 """""""
5590
5591 ::
5592
5593       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5594
5595 Overview:
5596 """""""""
5597
5598 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
5599 division of its two operands. This instruction can also take
5600 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
5601 must be integers.
5602
5603 Arguments:
5604 """"""""""
5605
5606 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
5607 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5608 arguments must have identical types.
5609
5610 Semantics:
5611 """"""""""
5612
5613 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
5614 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
5615 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
5616 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
5617 difference, see `The Math
5618 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
5619 table of how this is implemented in various languages, please see
5620 `Wikipedia: modulo
5621 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
5622
5623 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
5624 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
5625
5626 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
5627 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
5628 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
5629 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
5630 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
5631 result of the division and the remainder.)
5632
5633 Example:
5634 """"""""
5635
5636 .. code-block:: llvm
5637
5638       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
5639
5640 .. _i_frem:
5641
5642 '``frem``' Instruction
5643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5644
5645 Syntax:
5646 """""""
5647
5648 ::
5649
5650       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5651
5652 Overview:
5653 """""""""
5654
5655 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
5656 its two operands.
5657
5658 Arguments:
5659 """"""""""
5660
5661 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
5662 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5663 Both arguments must have identical types.
5664
5665 Semantics:
5666 """"""""""
5667
5668 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
5669 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
5670 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
5671 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
5672
5673 Example:
5674 """"""""
5675
5676 .. code-block:: llvm
5677
5678       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
5679
5680 .. _bitwiseops:
5681
5682 Bitwise Binary Operations
5683 -------------------------
5684
5685 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
5686 in a program. They are generally very efficient instructions and can
5687 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
5688 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
5689 single value. The resulting value is the same type as its operands.
5690
5691 '``shl``' Instruction
5692 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5693
5694 Syntax:
5695 """""""
5696
5697 ::
5698
5699       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
5700       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5701       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
5702       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5703
5704 Overview:
5705 """""""""
5706
5707 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
5708 a specified number of bits.
5709
5710 Arguments:
5711 """"""""""
5712
5713 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
5714 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5715 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5716
5717 Semantics:
5718 """"""""""
5719
5720 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
5721 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
5722 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
5723 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
5724 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
5725 in ``op2``.
5726
5727 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5728 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
5729 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
5730 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
5731 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
5732 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
5733 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
5734
5735 Example:
5736 """"""""
5737
5738 .. code-block:: llvm
5739
5740       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
5741       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
5742       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
5743       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
5744       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
5745
5746 '``lshr``' Instruction
5747 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5748
5749 Syntax:
5750 """""""
5751
5752 ::
5753
5754       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5755       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5756
5757 Overview:
5758 """""""""
5759
5760 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
5761 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
5762
5763 Arguments:
5764 """"""""""
5765
5766 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
5767 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5768 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5769
5770 Semantics:
5771 """"""""""
5772
5773 This instruction always performs a logical shift right operation. The
5774 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
5775 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5776 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5777 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5778 corresponding shift amount in ``op2``.
5779
5780 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
5781 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5782 non-zero.
5783
5784 Example:
5785 """"""""
5786
5787 .. code-block:: llvm
5788
5789       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5790       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5791       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5792       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
5793       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
5794       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
5795
5796 '``ashr``' Instruction
5797 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5798
5799 Syntax:
5800 """""""
5801
5802 ::
5803
5804       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5805       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5806
5807 Overview:
5808 """""""""
5809
5810 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
5811 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
5812 extension.
5813
5814 Arguments:
5815 """"""""""
5816
5817 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
5818 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
5819 '``op2``' is treated as an unsigned value.
5820
5821 Semantics:
5822 """"""""""
5823
5824 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
5825 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
5826 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
5827 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
5828 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
5829 corresponding shift amount in ``op2``.
5830
5831 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
5832 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
5833 non-zero.
5834
5835 Example:
5836 """"""""
5837
5838 .. code-block:: llvm
5839
5840       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
5841       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
5842       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
5843       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
5844       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
5845       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
5846
5847 '``and``' Instruction
5848 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5849
5850 Syntax:
5851 """""""
5852
5853 ::
5854
5855       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5856
5857 Overview:
5858 """""""""
5859
5860 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
5861 operands.
5862
5863 Arguments:
5864 """"""""""
5865
5866 The two arguments to the '``and``' instruction must be
5867 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5868 arguments must have identical types.
5869
5870 Semantics:
5871 """"""""""
5872
5873 The truth table used for the '``and``' instruction is:
5874
5875 +-----+-----+-----+
5876 | In0 | In1 | Out |
5877 +-----+-----+-----+
5878 |   0 |   0 |   0 |
5879 +-----+-----+-----+
5880 |   0 |   1 |   0 |
5881 +-----+-----+-----+
5882 |   1 |   0 |   0 |
5883 +-----+-----+-----+
5884 |   1 |   1 |   1 |
5885 +-----+-----+-----+
5886
5887 Example:
5888 """"""""
5889
5890 .. code-block:: llvm
5891
5892       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
5893       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
5894       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
5895
5896 '``or``' Instruction
5897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5898
5899 Syntax:
5900 """""""
5901
5902 ::
5903
5904       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5905
5906 Overview:
5907 """""""""
5908
5909 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
5910 two operands.
5911
5912 Arguments:
5913 """"""""""
5914
5915 The two arguments to the '``or``' instruction must be
5916 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5917 arguments must have identical types.
5918
5919 Semantics:
5920 """"""""""
5921
5922 The truth table used for the '``or``' instruction is:
5923
5924 +-----+-----+-----+
5925 | In0 | In1 | Out |
5926 +-----+-----+-----+
5927 |   0 |   0 |   0 |
5928 +-----+-----+-----+
5929 |   0 |   1 |   1 |
5930 +-----+-----+-----+
5931 |   1 |   0 |   1 |
5932 +-----+-----+-----+
5933 |   1 |   1 |   1 |
5934 +-----+-----+-----+
5935
5936 Example:
5937 """"""""
5938
5939 ::
5940
5941       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
5942       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
5943       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5944
5945 '``xor``' Instruction
5946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5947
5948 Syntax:
5949 """""""
5950
5951 ::
5952
5953       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5954
5955 Overview:
5956 """""""""
5957
5958 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
5959 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
5960 complement" operation, which is the "~" operator in C.
5961
5962 Arguments:
5963 """"""""""
5964
5965 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
5966 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5967 arguments must have identical types.
5968
5969 Semantics:
5970 """"""""""
5971
5972 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
5973
5974 +-----+-----+-----+
5975 | In0 | In1 | Out |
5976 +-----+-----+-----+
5977 |   0 |   0 |   0 |
5978 +-----+-----+-----+
5979 |   0 |   1 |   1 |
5980 +-----+-----+-----+
5981 |   1 |   0 |   1 |
5982 +-----+-----+-----+
5983 |   1 |   1 |   0 |
5984 +-----+-----+-----+
5985
5986 Example:
5987 """"""""
5988
5989 .. code-block:: llvm
5990
5991       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
5992       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
5993       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
5994       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
5995
5996 Vector Operations
5997 -----------------
5998
5999 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6000 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6001 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6002 While LLVM does directly support these vector operations, many
6003 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6004 take full advantage of a specific target.
6005
6006 .. _i_extractelement:
6007
6008 '``extractelement``' Instruction
6009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6010
6011 Syntax:
6012 """""""
6013
6014 ::
6015
6016       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6017
6018 Overview:
6019 """""""""
6020
6021 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6022 from a vector at a specified index.
6023
6024 Arguments:
6025 """"""""""
6026
6027 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6028 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6029 the position from which to extract the element. The index may be a
6030 variable of any integer type.
6031
6032 Semantics:
6033 """"""""""
6034
6035 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6036 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6037 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6038
6039 Example:
6040 """"""""
6041
6042 .. code-block:: llvm
6043
6044       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6045
6046 .. _i_insertelement:
6047
6048 '``insertelement``' Instruction
6049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6050
6051 Syntax:
6052 """""""
6053
6054 ::
6055
6056       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6057
6058 Overview:
6059 """""""""
6060
6061 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6062 vector at a specified index.
6063
6064 Arguments:
6065 """"""""""
6066
6067 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6068 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6069 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6070 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6071 index may be a variable of any integer type.
6072
6073 Semantics:
6074 """"""""""
6075
6076 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6077 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6078 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6079 undefined.
6080
6081 Example:
6082 """"""""
6083
6084 .. code-block:: llvm
6085
6086       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6087
6088 .. _i_shufflevector:
6089
6090 '``shufflevector``' Instruction
6091 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6092
6093 Syntax:
6094 """""""
6095
6096 ::
6097
6098       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6099
6100 Overview:
6101 """""""""
6102
6103 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6104 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6105 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6106
6107 Arguments:
6108 """"""""""
6109
6110 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6111 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6112 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6113 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6114 same as the element type of the first two operands.
6115
6116 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6117 constant integer or undef values.
6118
6119 Semantics:
6120 """"""""""
6121
6122 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6123 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6124 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6125 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6126 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6127 only one vector.
6128
6129 Example:
6130 """"""""
6131
6132 .. code-block:: llvm
6133
6134       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6135                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6136       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6137                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6138       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6139                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6140       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6141                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6142
6143 Aggregate Operations
6144 --------------------
6145
6146 LLVM supports several instructions for working with
6147 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6148
6149 .. _i_extractvalue:
6150
6151 '``extractvalue``' Instruction
6152 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6153
6154 Syntax:
6155 """""""
6156
6157 ::
6158
6159       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6160
6161 Overview:
6162 """""""""
6163
6164 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6165 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6166
6167 Arguments:
6168 """"""""""
6169
6170 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6171 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The operands are
6172 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6173 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6174
6175 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6176
6177 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6178    omitted and assumed to be zero.
6179 -  At least one index must be specified.
6180 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6181
6182 Semantics:
6183 """"""""""
6184
6185 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6186 the index operands.
6187
6188 Example:
6189 """"""""
6190
6191 .. code-block:: llvm
6192
6193       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6194
6195 .. _i_insertvalue:
6196
6197 '``insertvalue``' Instruction
6198 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6199
6200 Syntax:
6201 """""""
6202
6203 ::
6204
6205       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6206
6207 Overview:
6208 """""""""
6209
6210 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6211 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6212
6213 Arguments:
6214 """"""""""
6215
6216 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6217 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6218 a first-class value to insert. The following operands are constant
6219 indices indicating the position at which to insert the value in a
6220 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6221 to insert must have the same type as the value identified by the
6222 indices.
6223
6224 Semantics:
6225 """"""""""
6226
6227 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6228 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6229 indices is that of ``elt``.
6230
6231 Example:
6232 """"""""
6233
6234 .. code-block:: llvm
6235
6236       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6237       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6238       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6239
6240 .. _memoryops:
6241
6242 Memory Access and Addressing Operations
6243 ---------------------------------------
6244
6245 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6246 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6247 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6248 memory in LLVM.
6249
6250 .. _i_alloca:
6251
6252 '``alloca``' Instruction
6253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6254
6255 Syntax:
6256 """""""
6257
6258 ::
6259
6260       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6261
6262 Overview:
6263 """""""""
6264
6265 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6266 currently executing function, to be automatically released when this
6267 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6268 generic address space (address space zero).
6269
6270 Arguments:
6271 """"""""""
6272
6273 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6274 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6275 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6276 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6277 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6278 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6279 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6280 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6281 boundary compatible with the type.
6282
6283 '``type``' may be any sized type.
6284
6285 Semantics:
6286 """"""""""
6287
6288 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6289 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6290 memory is automatically released when the function returns. The
6291 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6292 variables that must have an address available. When the function returns
6293 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6294 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6295 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6296 is not specified.
6297
6298 Example:
6299 """"""""
6300
6301 .. code-block:: llvm
6302
6303       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6304       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6305       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6306       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6307
6308 .. _i_load:
6309
6310 '``load``' Instruction
6311 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6312
6313 Syntax:
6314 """""""
6315
6316 ::
6317
6318       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<index>][, !dereferenceable_or_null !<index>]
6319       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>
6320       !<index> = !{ i32 1 }
6321
6322 Overview:
6323 """""""""
6324
6325 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6326
6327 Arguments:
6328 """"""""""
6329
6330 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6331 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6332 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6333 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6334 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6335 operations <volatile>`.
6336
6337 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6338 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6339 ``release`` and ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load``
6340 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6341 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6342 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6343 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6344 ``align`` must be explicitly specified on atomic loads, and the load has
6345 undefined behavior if the alignment is not set to a value which is at
6346 least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not have
6347 any defined semantics for atomic loads.
6348
6349 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6350 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6351 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6352 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6353 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6354 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6355 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6356 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6357
6358 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6359 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6360 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6361 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6362 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6363 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6364 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6365
6366 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6367 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6368 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6369 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6370 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6371 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6372 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6373 its value is henceforth unchanging.
6374
6375 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6376 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6377 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6378 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6379 never be null.  This is analogous to the ''nonnull'' attribute
6380 on parameters and return values.  This metadata can only be applied
6381 to loads of a pointer type.
6382
6383 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single
6384 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6385 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction 
6386 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6387 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6388 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable'' 
6389 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6390 to loads of a pointer type.
6391
6392 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6393 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6394 entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the 
6395 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6396 dereferenceable or null.
6397 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer 
6398 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null'' 
6399 attribute on parameters and return values.  This metadata can only be applied 
6400 to loads of a pointer type.
6401
6402 Semantics:
6403 """"""""""
6404
6405 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6406 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6407 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6408 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6409 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6410 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6411 written using a store of the same type.
6412
6413 Examples:
6414 """""""""
6415
6416 .. code-block:: llvm
6417
6418       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6419       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6420       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6421
6422 .. _i_store:
6423
6424 '``store``' Instruction
6425 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6426
6427 Syntax:
6428 """""""
6429
6430 ::
6431
6432       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>]        ; yields void
6433       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment>  ; yields void
6434
6435 Overview:
6436 """""""""
6437
6438 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6439
6440 Arguments:
6441 """"""""""
6442
6443 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6444 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6445 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6446 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6447 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6448 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6449 operations <volatile>`.
6450
6451 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra
6452 :ref:`ordering <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The
6453 ``acquire`` and ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store``
6454 instructions. Atomic loads produce :ref:`defined <memmodel>` results
6455 when they may see multiple atomic stores. The type of the pointee must
6456 be an integer type whose bit width is a power of two greater than or
6457 equal to eight and less than or equal to a target-specific size limit.
6458 ``align`` must be explicitly specified on atomic stores, and the store
6459 has undefined behavior if the alignment is not set to a value which is
6460 at least the size in bytes of the pointee. ``!nontemporal`` does not
6461 have any defined semantics for atomic stores.
6462
6463 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6464 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6465 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6466 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6467 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6468 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6469 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6470 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6471
6472 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6473 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6474 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6475 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6476 be reused in the cache. The code generator may select special
6477 instructions to save cache bandwidth, such as the MOVNT instruction on
6478 x86.
6479
6480 Semantics:
6481 """"""""""
6482
6483 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6484 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6485 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6486 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6487 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6488 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6489 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6490 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6491
6492 Example:
6493 """"""""
6494
6495 .. code-block:: llvm
6496
6497       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6498       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6499       %val = load i32* %ptr                           ; yields i32:val = i32 3
6500
6501 .. _i_fence:
6502
6503 '``fence``' Instruction
6504 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6505
6506 Syntax:
6507 """""""
6508
6509 ::
6510
6511       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
6512
6513 Overview:
6514 """""""""
6515
6516 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
6517 between operations.
6518
6519 Arguments:
6520 """"""""""
6521
6522 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
6523 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
6524 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
6525
6526 Semantics:
6527 """"""""""
6528
6529 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
6530 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
6531 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
6532 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
6533 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
6534 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
6535 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
6536 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
6537 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
6538 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
6539 *happens-before* edge.
6540
6541 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
6542 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
6543 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
6544
6545 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
6546 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
6547 (This is useful for interacting with signal handlers.)
6548
6549 Example:
6550 """"""""
6551
6552 .. code-block:: llvm
6553
6554       fence acquire                          ; yields void
6555       fence singlethread seq_cst             ; yields void
6556
6557 .. _i_cmpxchg:
6558
6559 '``cmpxchg``' Instruction
6560 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6561
6562 Syntax:
6563 """""""
6564
6565 ::
6566
6567       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
6568
6569 Overview:
6570 """""""""
6571
6572 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
6573 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
6574 equal, it tries to store a new value into the memory.
6575
6576 Arguments:
6577 """"""""""
6578
6579 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
6580 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
6581 address, and a new value to place at that address if the compared values
6582 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer type whose bit width
6583 is a power of two greater than or equal to eight and less than or equal
6584 to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must have the same
6585 type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to that type. If the
6586 ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the optimizer is not allowed
6587 to modify the number or order of execution of this ``cmpxchg`` with
6588 other :ref:`volatile operations <volatile>`.
6589
6590 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
6591 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
6592 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
6593 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
6594 ``release`` or ``acq_rel``.
6595
6596 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
6597 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
6598 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
6599 respect to all other code in the system.
6600
6601 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
6602 equal to the size in memory of the operand.
6603
6604 Semantics:
6605 """"""""""
6606
6607 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
6608 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
6609 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
6610 with a flag indicating success (true) or failure (false).
6611
6612 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
6613 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
6614 matched.
6615
6616 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
6617 if the value loaded equals ``cmp``.
6618
6619 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
6620 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
6621 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
6622
6623 Example:
6624 """"""""
6625
6626 .. code-block:: llvm
6627
6628     entry:
6629       %orig = atomic load i32, i32* %ptr unordered                ; yields i32
6630       br label %loop
6631
6632     loop:
6633       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%old, %loop]
6634       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
6635       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
6636       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
6637       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
6638       br i1 %success, label %done, label %loop
6639
6640     done:
6641       ...
6642
6643 .. _i_atomicrmw:
6644
6645 '``atomicrmw``' Instruction
6646 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6647
6648 Syntax:
6649 """""""
6650
6651 ::
6652
6653       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
6654
6655 Overview:
6656 """""""""
6657
6658 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
6659
6660 Arguments:
6661 """"""""""
6662
6663 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
6664 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
6665 operation. The operation must be one of the following keywords:
6666
6667 -  xchg
6668 -  add
6669 -  sub
6670 -  and
6671 -  nand
6672 -  or
6673 -  xor
6674 -  max
6675 -  min
6676 -  umax
6677 -  umin
6678
6679 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
6680 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
6681 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
6682 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
6683 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
6684 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
6685 operations <volatile>`.
6686
6687 Semantics:
6688 """"""""""
6689
6690 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
6691 operand are atomically read, modified, and written back. The original
6692 value at the location is returned. The modification is specified by the
6693 operation argument:
6694
6695 -  xchg: ``*ptr = val``
6696 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
6697 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
6698 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
6699 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
6700 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
6701 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
6702 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6703 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
6704 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6705    comparison)
6706 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
6707    comparison)
6708
6709 Example:
6710 """"""""
6711
6712 .. code-block:: llvm
6713
6714       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
6715
6716 .. _i_getelementptr:
6717
6718 '``getelementptr``' Instruction
6719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6720
6721 Syntax:
6722 """""""
6723
6724 ::
6725
6726       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6727       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
6728       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
6729
6730 Overview:
6731 """""""""
6732
6733 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
6734 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
6735 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
6736 be used to calculate a vector of such addresses.
6737
6738 Arguments:
6739 """"""""""
6740
6741 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
6742 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
6743 base address to start from. The remaining arguments are indices
6744 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
6745 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
6746 into. The first index always indexes the pointer value given as the
6747 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
6748 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
6749 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
6750 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
6751 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
6752 would require loading the pointer before continuing calculation.
6753
6754 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
6755 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
6756 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
6757 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
6758 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
6759 required to be constant. These integers are treated as signed values
6760 where relevant.
6761
6762 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
6763 to LLVM:
6764
6765 .. code-block:: c
6766
6767     struct RT {
6768       char A;
6769       int B[10][20];
6770       char C;
6771     };
6772     struct ST {
6773       int X;
6774       double Y;
6775       struct RT Z;
6776     };
6777
6778     int *foo(struct ST *s) {
6779       return &s[1].Z.B[5][13];
6780     }
6781
6782 The LLVM code generated by Clang is:
6783
6784 .. code-block:: llvm
6785
6786     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
6787     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
6788
6789     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
6790     entry:
6791       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
6792       ret i32* %arrayidx
6793     }
6794
6795 Semantics:
6796 """"""""""
6797
6798 In the example above, the first index is indexing into the
6799 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
6800 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
6801 indexes into the third element of the structure, yielding a
6802 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
6803 structure. The third index indexes into the second element of the
6804 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
6805 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
6806 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
6807 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
6808
6809 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
6810 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
6811 for the given testcase is equivalent to:
6812
6813 .. code-block:: llvm
6814
6815     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
6816       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
6817       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
6818       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
6819       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
6820       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
6821       ret i32* %t5
6822     }
6823
6824 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
6825 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
6826 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
6827 of the addresses that would be formed by successive addition of the
6828 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
6829 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
6830 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
6831 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
6832 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
6833 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
6834
6835 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
6836 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
6837 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
6838 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
6839 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
6840 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
6841 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
6842 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
6843 information.
6844
6845 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
6846 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
6847
6848 Example:
6849 """"""""
6850
6851 .. code-block:: llvm
6852
6853         ; yields [12 x i8]*:aptr
6854         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
6855         ; yields i8*:vptr
6856         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
6857         ; yields i8*:eptr
6858         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
6859         ; yields i32*:iptr
6860         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
6861
6862 Vector of pointers:
6863 """""""""""""""""""
6864
6865 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
6866 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
6867 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
6868 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
6869
6870 .. code-block:: llvm
6871
6872      ; All arguments are vectors:
6873      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
6874      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
6875      
6876      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
6877      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
6878      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
6879      
6880      ; Add distinct offsets to the same pointer:
6881      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
6882      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
6883      
6884      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
6885
6886 The two following instructions are equivalent:
6887
6888 .. code-block:: llvm
6889
6890      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
6891        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
6892        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
6893        <4 x i32> %ind4,
6894        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
6895      
6896      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
6897        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
6898
6899 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
6900 makes sense:
6901
6902 .. code-block:: c
6903
6904     // Let's assume that we vectorize the following loop:
6905     double *A, B; int *C;
6906     for (int i = 0; i < size; ++i) {
6907       A[i] = B[C[i]];
6908     }
6909
6910 .. code-block:: llvm
6911
6912     ; get pointers for 8 elements from array B
6913     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
6914     ; load 8 elements from array B into A
6915     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
6916          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
6917
6918 Conversion Operations
6919 ---------------------
6920
6921 The instructions in this category are the conversion instructions
6922 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
6923 various bit conversions on the operand.
6924
6925 '``trunc .. to``' Instruction
6926 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6927
6928 Syntax:
6929 """""""
6930
6931 ::
6932
6933       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6934
6935 Overview:
6936 """""""""
6937
6938 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
6939
6940 Arguments:
6941 """"""""""
6942
6943 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
6944 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
6945 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6946 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
6947 types are not allowed.
6948
6949 Semantics:
6950 """"""""""
6951
6952 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
6953 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
6954 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
6955 It will always truncate bits.
6956
6957 Example:
6958 """"""""
6959
6960 .. code-block:: llvm
6961
6962       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
6963       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
6964       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
6965       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
6966
6967 '``zext .. to``' Instruction
6968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6969
6970 Syntax:
6971 """""""
6972
6973 ::
6974
6975       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
6976
6977 Overview:
6978 """""""""
6979
6980 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
6981
6982 Arguments:
6983 """"""""""
6984
6985 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
6986 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
6987 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
6988 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
6989
6990 Semantics:
6991 """"""""""
6992
6993 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
6994 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
6995
6996 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
6997
6998 Example:
6999 """"""""
7000
7001 .. code-block:: llvm
7002
7003       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7004       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7005       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7006
7007 '``sext .. to``' Instruction
7008 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7009
7010 Syntax:
7011 """""""
7012
7013 ::
7014
7015       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7016
7017 Overview:
7018 """""""""
7019
7020 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7021
7022 Arguments:
7023 """"""""""
7024
7025 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7026 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7027 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7028 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7029
7030 Semantics:
7031 """"""""""
7032
7033 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7034 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7035 of the type ``ty2``.
7036
7037 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7038
7039 Example:
7040 """"""""
7041
7042 .. code-block:: llvm
7043
7044       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7045       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7046       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7047
7048 '``fptrunc .. to``' Instruction
7049 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7050
7051 Syntax:
7052 """""""
7053
7054 ::
7055
7056       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7057
7058 Overview:
7059 """""""""
7060
7061 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7062
7063 Arguments:
7064 """"""""""
7065
7066 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7067 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7068 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7069 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7070
7071 Semantics:
7072 """"""""""
7073
7074 The '``fptrunc``' instruction truncates a ``value`` from a larger
7075 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7076 point <t_floating>` type. If the value cannot fit within the
7077 destination type, ``ty2``, then the results are undefined.
7078
7079 Example:
7080 """"""""
7081
7082 .. code-block:: llvm
7083
7084       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7085       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7086
7087 '``fpext .. to``' Instruction
7088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7089
7090 Syntax:
7091 """""""
7092
7093 ::
7094
7095       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7096
7097 Overview:
7098 """""""""
7099
7100 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7101 point value.
7102
7103 Arguments:
7104 """"""""""
7105
7106 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7107 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7108 to. The source type must be smaller than the destination type.
7109
7110 Semantics:
7111 """"""""""
7112
7113 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7114 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7115 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7116 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7117 *no-op cast* for a floating point cast.
7118
7119 Example:
7120 """"""""
7121
7122 .. code-block:: llvm
7123
7124       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7125       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7126
7127 '``fptoui .. to``' Instruction
7128 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7129
7130 Syntax:
7131 """""""
7132
7133 ::
7134
7135       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7136
7137 Overview:
7138 """""""""
7139
7140 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7141 integer equivalent of type ``ty2``.
7142
7143 Arguments:
7144 """"""""""
7145
7146 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7147 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7148 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7149 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7150 type with the same number of elements as ``ty``
7151
7152 Semantics:
7153 """"""""""
7154
7155 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7156 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7157 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7158 are undefined.
7159
7160 Example:
7161 """"""""
7162
7163 .. code-block:: llvm
7164
7165       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7166       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7167       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7168
7169 '``fptosi .. to``' Instruction
7170 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7171
7172 Syntax:
7173 """""""
7174
7175 ::
7176
7177       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7178
7179 Overview:
7180 """""""""
7181
7182 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7183 ``value`` to type ``ty2``.
7184
7185 Arguments:
7186 """"""""""
7187
7188 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7189 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7190 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7191 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7192 type with the same number of elements as ``ty``
7193
7194 Semantics:
7195 """"""""""
7196
7197 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7198 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7199 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7200 are undefined.
7201
7202 Example:
7203 """"""""
7204
7205 .. code-block:: llvm
7206
7207       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7208       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7209       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7210
7211 '``uitofp .. to``' Instruction
7212 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7213
7214 Syntax:
7215 """""""
7216
7217 ::
7218
7219       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7220
7221 Overview:
7222 """""""""
7223
7224 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7225 and converts that value to the ``ty2`` type.
7226
7227 Arguments:
7228 """"""""""
7229
7230 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7231 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7232 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7233 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7234 type with the same number of elements as ``ty``
7235
7236 Semantics:
7237 """"""""""
7238
7239 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7240 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7241 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7242 are undefined.
7243
7244 Example:
7245 """"""""
7246
7247 .. code-block:: llvm
7248
7249       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7250       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7251
7252 '``sitofp .. to``' Instruction
7253 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7254
7255 Syntax:
7256 """""""
7257
7258 ::
7259
7260       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7261
7262 Overview:
7263 """""""""
7264
7265 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7266 converts that value to the ``ty2`` type.
7267
7268 Arguments:
7269 """"""""""
7270
7271 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7272 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7273 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7274 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7275 type with the same number of elements as ``ty``
7276
7277 Semantics:
7278 """"""""""
7279
7280 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7281 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7282 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7283 undefined.
7284
7285 Example:
7286 """"""""
7287
7288 .. code-block:: llvm
7289
7290       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7291       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7292
7293 .. _i_ptrtoint:
7294
7295 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7296 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7297
7298 Syntax:
7299 """""""
7300
7301 ::
7302
7303       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7304
7305 Overview:
7306 """""""""
7307
7308 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7309 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7310
7311 Arguments:
7312 """"""""""
7313
7314 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7315 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7316 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7317 a vector of integers type.
7318
7319 Semantics:
7320 """"""""""
7321
7322 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7323 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7324 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7325 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7326 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7327 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7328 change.
7329
7330 Example:
7331 """"""""
7332
7333 .. code-block:: llvm
7334
7335       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7336       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7337       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7338
7339 .. _i_inttoptr:
7340
7341 '``inttoptr .. to``' Instruction
7342 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7343
7344 Syntax:
7345 """""""
7346
7347 ::
7348
7349       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7350
7351 Overview:
7352 """""""""
7353
7354 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7355 pointer type, ``ty2``.
7356
7357 Arguments:
7358 """"""""""
7359
7360 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7361 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7362 type.
7363
7364 Semantics:
7365 """"""""""
7366
7367 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7368 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7369 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7370 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7371 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7372 nothing is done (*no-op cast*).
7373
7374 Example:
7375 """"""""
7376
7377 .. code-block:: llvm
7378
7379       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7380       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7381       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7382       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7383
7384 .. _i_bitcast:
7385
7386 '``bitcast .. to``' Instruction
7387 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7388
7389 Syntax:
7390 """""""
7391
7392 ::
7393
7394       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7395
7396 Overview:
7397 """""""""
7398
7399 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7400 changing any bits.
7401
7402 Arguments:
7403 """"""""""
7404
7405 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7406 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7407 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7408 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7409 identical.  If the source type is a pointer, the destination type must
7410 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7411 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7412 long as they have the same size).
7413
7414 Semantics:
7415 """"""""""
7416
7417 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7418 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7419 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7420 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7421 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7422 pointers) types with the same address space through this instruction.
7423 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7424 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7425
7426 Example:
7427 """"""""
7428
7429 .. code-block:: llvm
7430
7431       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7432       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7433       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7434       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7435
7436 .. _i_addrspacecast:
7437
7438 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7439 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7440
7441 Syntax:
7442 """""""
7443
7444 ::
7445
7446       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7447
7448 Overview:
7449 """""""""
7450
7451 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7452 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7453
7454 Arguments:
7455 """"""""""
7456
7457 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7458 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7459 address space.
7460
7461 Semantics:
7462 """"""""""
7463
7464 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7465 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7466 value modification, depending on the target and the address space
7467 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7468 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7469 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7470 location.
7471
7472 Example:
7473 """"""""
7474
7475 .. code-block:: llvm
7476
7477       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7478       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7479       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7480
7481 .. _otherops:
7482
7483 Other Operations
7484 ----------------
7485
7486 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7487 which defy better classification.
7488
7489 .. _i_icmp:
7490
7491 '``icmp``' Instruction
7492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7493
7494 Syntax:
7495 """""""
7496
7497 ::
7498
7499       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
7500
7501 Overview:
7502 """""""""
7503
7504 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
7505 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
7506 pointer, or pointer vector operands.
7507
7508 Arguments:
7509 """"""""""
7510
7511 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7512 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7513 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7514
7515 #. ``eq``: equal
7516 #. ``ne``: not equal
7517 #. ``ugt``: unsigned greater than
7518 #. ``uge``: unsigned greater or equal
7519 #. ``ult``: unsigned less than
7520 #. ``ule``: unsigned less or equal
7521 #. ``sgt``: signed greater than
7522 #. ``sge``: signed greater or equal
7523 #. ``slt``: signed less than
7524 #. ``sle``: signed less or equal
7525
7526 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
7527 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
7528 must also be identical types.
7529
7530 Semantics:
7531 """"""""""
7532
7533 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
7534 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
7535 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
7536
7537 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
7538    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7539 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
7540    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
7541 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
7542    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
7543 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
7544    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7545 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
7546    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
7547 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
7548    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7549 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7550    if ``op1`` is greater than ``op2``.
7551 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7552    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
7553 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7554    if ``op1`` is less than ``op2``.
7555 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
7556    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
7557
7558 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
7559 are compared as if they were integers.
7560
7561 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
7562 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
7563 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
7564
7565 Example:
7566 """"""""
7567
7568 .. code-block:: llvm
7569
7570       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
7571       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
7572       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
7573       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
7574       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
7575       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
7576
7577 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7578 ``icmp`` instruction.
7579
7580 .. _i_fcmp:
7581
7582 '``fcmp``' Instruction
7583 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7584
7585 Syntax:
7586 """""""
7587
7588 ::
7589
7590       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
7591
7592 Overview:
7593 """""""""
7594
7595 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
7596 values based on comparison of its operands.
7597
7598 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
7599 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
7600
7601 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
7602 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
7603 compared.
7604
7605 Arguments:
7606 """"""""""
7607
7608 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
7609 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
7610 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
7611
7612 #. ``false``: no comparison, always returns false
7613 #. ``oeq``: ordered and equal
7614 #. ``ogt``: ordered and greater than
7615 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
7616 #. ``olt``: ordered and less than
7617 #. ``ole``: ordered and less than or equal
7618 #. ``one``: ordered and not equal
7619 #. ``ord``: ordered (no nans)
7620 #. ``ueq``: unordered or equal
7621 #. ``ugt``: unordered or greater than
7622 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
7623 #. ``ult``: unordered or less than
7624 #. ``ule``: unordered or less than or equal
7625 #. ``une``: unordered or not equal
7626 #. ``uno``: unordered (either nans)
7627 #. ``true``: no comparison, always returns true
7628
7629 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
7630 that either operand may be a QNAN.
7631
7632 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
7633 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
7634 type. They must have identical types.
7635
7636 Semantics:
7637 """"""""""
7638
7639 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
7640 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
7641 vectors are compared element by element. Each comparison performed
7642 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
7643
7644 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
7645 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7646    is equal to ``op2``.
7647 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7648    is greater than ``op2``.
7649 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7650    is greater than or equal to ``op2``.
7651 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7652    is less than ``op2``.
7653 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7654    is less than or equal to ``op2``.
7655 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
7656    is not equal to ``op2``.
7657 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
7658 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7659    equal to ``op2``.
7660 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7661    greater than ``op2``.
7662 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7663    greater than or equal to ``op2``.
7664 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7665    less than ``op2``.
7666 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7667    less than or equal to ``op2``.
7668 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
7669    not equal to ``op2``.
7670 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
7671 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
7672
7673 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
7674 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
7675 otherwise unsafe floating point optimizations.
7676
7677 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
7678 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
7679 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
7680 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
7681
7682 Example:
7683 """"""""
7684
7685 .. code-block:: llvm
7686
7687       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
7688       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7689       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
7690       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
7691
7692 Note that the code generator does not yet support vector types with the
7693 ``fcmp`` instruction.
7694
7695 .. _i_phi:
7696
7697 '``phi``' Instruction
7698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7699
7700 Syntax:
7701 """""""
7702
7703 ::
7704
7705       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
7706
7707 Overview:
7708 """""""""
7709
7710 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
7711 graph representing the function.
7712
7713 Arguments:
7714 """"""""""
7715
7716 The type of the incoming values is specified with the first type field.
7717 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
7718 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
7719 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
7720 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
7721 label arguments.
7722
7723 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
7724 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
7725 block.
7726
7727 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
7728 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
7729 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
7730 instruction's return value on the same edge).
7731
7732 Semantics:
7733 """"""""""
7734
7735 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
7736 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
7737 executed just prior to the current block.
7738
7739 Example:
7740 """"""""
7741
7742 .. code-block:: llvm
7743
7744     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
7745       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
7746       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
7747       br label %Loop
7748
7749 .. _i_select:
7750
7751 '``select``' Instruction
7752 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7753
7754 Syntax:
7755 """""""
7756
7757 ::
7758
7759       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
7760
7761       selty is either i1 or {<N x i1>}
7762
7763 Overview:
7764 """""""""
7765
7766 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
7767 condition, without IR-level branching.
7768
7769 Arguments:
7770 """"""""""
7771
7772 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
7773 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
7774 class <t_firstclass>` type.
7775
7776 Semantics:
7777 """"""""""
7778
7779 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
7780 the first value argument; otherwise, it returns the second value
7781 argument.
7782
7783 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
7784 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
7785
7786 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
7787 same size, then an entire vector is selected.
7788
7789 Example:
7790 """"""""
7791
7792 .. code-block:: llvm
7793
7794       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
7795
7796 .. _i_call:
7797
7798 '``call``' Instruction
7799 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7800
7801 Syntax:
7802 """""""
7803
7804 ::
7805
7806       <result> = [tail | musttail] call [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
7807
7808 Overview:
7809 """""""""
7810
7811 The '``call``' instruction represents a simple function call.
7812
7813 Arguments:
7814 """"""""""
7815
7816 This instruction requires several arguments:
7817
7818 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
7819    should perform tail call optimization.  The ``tail`` marker is a hint that
7820    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_.  The ``musttail`` marker
7821    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
7822    be correct.  The ``musttail`` marker provides these guarantees:
7823
7824    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
7825       recursive cycle in the call graph.
7826    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
7827       forwarded in place.
7828
7829    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
7830    the caller.  Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
7831    rules:
7832
7833    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
7834      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
7835    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
7836      produced by the call or void.
7837    - The caller and callee prototypes must match.  Pointer types of
7838      parameters or return types may differ in pointee type, but not
7839      in address space.
7840    - The calling conventions of the caller and callee must match.
7841    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
7842      returned, and inalloca, must match.
7843    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
7844      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
7845      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
7846
7847    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
7848    the following conditions are met:
7849
7850    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
7851    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
7852       uses value of call or is void).
7853    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
7854       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
7855    -  `Platform-specific constraints are
7856       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
7857
7858 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
7859    convention <callingconv>` the call should use. If none is
7860    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
7861    calling convention of the call must match the calling convention of
7862    the target function, or else the behavior is undefined.
7863 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
7864    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
7865    are valid here.
7866 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
7867    type of the return value. Functions that return no value are marked
7868    ``void``.
7869 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
7870    being invoked. The argument types must match the types implied by
7871    this signature. This type can be omitted if the function is not
7872    varargs and if the function type does not return a pointer to a
7873    function.
7874 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
7875    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
7876    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
7877    to function value.
7878 #. '``function args``': argument list whose types match the function
7879    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
7880    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
7881    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
7882    extra arguments can be specified.
7883 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
7884    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
7885    attributes are valid here.
7886
7887 Semantics:
7888 """"""""""
7889
7890 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
7891 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
7892 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
7893 flow continues with the instruction after the function call, and the
7894 return value of the function is bound to the result argument.
7895
7896 Example:
7897 """"""""
7898
7899 .. code-block:: llvm
7900
7901       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
7902       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
7903       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
7904       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
7905       call void %foo(i8 97 signext)
7906
7907       %struct.A = type { i32, i8 }
7908       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
7909       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
7910       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
7911       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
7912       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
7913
7914 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
7915 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
7916 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
7917 This is something we'd like to change in the future to provide better
7918 support for freestanding environments and non-C-based languages.
7919
7920 .. _i_va_arg:
7921
7922 '``va_arg``' Instruction
7923 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7924
7925 Syntax:
7926 """""""
7927
7928 ::
7929
7930       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
7931
7932 Overview:
7933 """""""""
7934
7935 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
7936 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
7937 the ``va_arg`` macro in C.
7938
7939 Arguments:
7940 """"""""""
7941
7942 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
7943 argument. It returns a value of the specified argument type and
7944 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
7945 type of ``va_list`` is target specific.
7946
7947 Semantics:
7948 """"""""""
7949
7950 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
7951 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
7952 the next argument. For more information, see the variable argument
7953 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
7954
7955 It is legal for this instruction to be called in a function which does
7956 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
7957 function.
7958
7959 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
7960 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
7961
7962 Example:
7963 """"""""
7964
7965 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
7966
7967 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
7968 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
7969 types on any target.
7970
7971 .. _i_landingpad:
7972
7973 '``landingpad``' Instruction
7974 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7975
7976 Syntax:
7977 """""""
7978
7979 ::
7980
7981       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
7982       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
7983
7984       <clause> := catch <type> <value>
7985       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
7986
7987 Overview:
7988 """""""""
7989
7990 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
7991 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
7992 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
7993 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
7994 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
7995 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
7996
7997 Arguments:
7998 """"""""""
7999
8000 The optional
8001 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8002
8003 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8004 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8005 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8006 clause takes an array constant as its argument. Use
8007 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8008 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8009 the ``cleanup`` flag.
8010
8011 Semantics:
8012 """"""""""
8013
8014 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8015 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8016 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8017 calling conventions, how the personality function results are
8018 represented in LLVM IR is target specific.
8019
8020 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8021 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8022 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8023 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8024 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8025 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8026 unwinding continues further up the call stack.
8027
8028 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8029
8030 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8031    of an '``invoke``' instruction.
8032 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8033    first non-PHI instruction.
8034 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8035    pad block.
8036 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8037    '``landingpad``' instruction.
8038
8039 Example:
8040 """"""""
8041
8042 .. code-block:: llvm
8043
8044       ;; A landing pad which can catch an integer.
8045       %res = landingpad { i8*, i32 }
8046                catch i8** @_ZTIi
8047       ;; A landing pad that is a cleanup.
8048       %res = landingpad { i8*, i32 }
8049                cleanup
8050       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8051       %res = landingpad { i8*, i32 }
8052                catch i8** @_ZTIi
8053                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8054
8055 .. _intrinsics:
8056
8057 Intrinsic Functions
8058 ===================
8059
8060 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8061 have well known names and semantics and are required to follow certain
8062 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8063 for the LLVM language that does not require changing all of the
8064 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8065 reader/writer, the parser, etc...).
8066
8067 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8068 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8069 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8070 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8071 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8072 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8073 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8074 are added that they be documented here.
8075
8076 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8077 represents a family of functions that perform the same operation but on
8078 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8079 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8080 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8081 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8082 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8083 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8084 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8085 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8086 argument or the result.
8087
8088 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8089 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8090 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8091 whose type is matched against another type do not. For example, the
8092 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8093 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8094 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8095 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8096 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8097 type is matched against the return type, it does not require its own
8098 name suffix.
8099
8100 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8101 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8102
8103 .. _int_varargs:
8104
8105 Variable Argument Handling Intrinsics
8106 -------------------------------------
8107
8108 Variable argument support is defined in LLVM with the
8109 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8110 functions. These functions are related to the similarly named macros
8111 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8112
8113 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8114 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8115 does not define what this type is, so all transformations should be
8116 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8117
8118 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8119 variable argument handling intrinsic functions are used.
8120
8121 .. code-block:: llvm
8122
8123     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8124     ; it is merely an i8*.
8125     %struct.va_list = type { i8* }
8126
8127     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8128     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8129
8130     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8131       ; Initialize variable argument processing
8132       %ap = alloca %struct.va_list
8133       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8134       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8135
8136       ; Read a single integer argument
8137       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8138
8139       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8140       %aq = alloca i8*
8141       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8142       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8143       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8144
8145       ; Stop processing of arguments.
8146       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8147       ret i32 %tmp
8148     }
8149
8150     declare void @llvm.va_start(i8*)
8151     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8152     declare void @llvm.va_end(i8*)
8153
8154 .. _int_va_start:
8155
8156 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8157 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8158
8159 Syntax:
8160 """""""
8161
8162 ::
8163
8164       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8165
8166 Overview:
8167 """""""""
8168
8169 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8170 subsequent use by ``va_arg``.
8171
8172 Arguments:
8173 """"""""""
8174
8175 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8176
8177 Semantics:
8178 """"""""""
8179
8180 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8181 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8182 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8183 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8184 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8185 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8186 that out.
8187
8188 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8190
8191 Syntax:
8192 """""""
8193
8194 ::
8195
8196       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8197
8198 Overview:
8199 """""""""
8200
8201 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8202 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8203
8204 Arguments:
8205 """"""""""
8206
8207 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8208
8209 Semantics:
8210 """"""""""
8211
8212 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8213 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8214 element to which the argument points. Calls to
8215 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8216 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8217 ``llvm.va_end``.
8218
8219 .. _int_va_copy:
8220
8221 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8222 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8223
8224 Syntax:
8225 """""""
8226
8227 ::
8228
8229       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8230
8231 Overview:
8232 """""""""
8233
8234 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8235 from the source argument list to the destination argument list.
8236
8237 Arguments:
8238 """"""""""
8239
8240 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8241 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8242
8243 Semantics:
8244 """"""""""
8245
8246 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8247 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8248 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8249 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8250 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8251
8252 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8253 --------------------------------------
8254
8255 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8256 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8257 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8258 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8259
8260 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8261 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8262 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8263 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8264 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8265 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8266
8267 Experimental Statepoint Intrinsics
8268 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8269
8270 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8271 collection safepoints in compiled code.  These intrinsics are an alternative
8272 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8273 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.  The
8274 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8275 <GarbageCollection.html>`_ documentation.  The intrinsics themselves are
8276 described in :doc:`Statepoints`.
8277
8278 .. _int_gcroot:
8279
8280 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8281 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8282
8283 Syntax:
8284 """""""
8285
8286 ::
8287
8288       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8289
8290 Overview:
8291 """""""""
8292
8293 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8294 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8295
8296 Arguments:
8297 """"""""""
8298
8299 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8300 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8301 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8302 root.
8303
8304 Semantics:
8305 """"""""""
8306
8307 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8308 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8309 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8310 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8311 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8312
8313 .. _int_gcread:
8314
8315 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8316 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8317
8318 Syntax:
8319 """""""
8320
8321 ::
8322
8323       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8324
8325 Overview:
8326 """""""""
8327
8328 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8329 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8330 barriers.
8331
8332 Arguments:
8333 """"""""""
8334
8335 The second argument is the address to read from, which should be an
8336 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8337 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8338 runtime (otherwise null).
8339
8340 Semantics:
8341 """"""""""
8342
8343 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8344 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8345 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8346 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8347 algorithm <gc>`.
8348
8349 .. _int_gcwrite:
8350
8351 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
8352 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8353
8354 Syntax:
8355 """""""
8356
8357 ::
8358
8359       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
8360
8361 Overview:
8362 """""""""
8363
8364 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
8365 locations, allowing garbage collector implementations that require write
8366 barriers (such as generational or reference counting collectors).
8367
8368 Arguments:
8369 """"""""""
8370
8371 The first argument is the reference to store, the second is the start of
8372 the object to store it to, and the third is the address of the field of
8373 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
8374 object, Obj may be null.
8375
8376 Semantics:
8377 """"""""""
8378
8379 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
8380 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8381 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
8382 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8383 algorithm <gc>`.
8384
8385 Code Generator Intrinsics
8386 -------------------------
8387
8388 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
8389 may only be implemented with code generator support.
8390
8391 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
8392 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8393
8394 Syntax:
8395 """""""
8396
8397 ::
8398
8399       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
8400
8401 Overview:
8402 """""""""
8403
8404 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
8405 target-specific value indicating the return address of the current
8406 function or one of its callers.
8407
8408 Arguments:
8409 """"""""""
8410
8411 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8412 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
8413 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8414 value.
8415
8416 Semantics:
8417 """"""""""
8418
8419 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
8420 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
8421 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8422 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8423 used for debugging purposes.
8424
8425 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8426 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8427 of the obvious source-language caller.
8428
8429 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
8430 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8431
8432 Syntax:
8433 """""""
8434
8435 ::
8436
8437       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
8438
8439 Overview:
8440 """""""""
8441
8442 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
8443 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
8444
8445 Arguments:
8446 """"""""""
8447
8448 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
8449 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
8450 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
8451 value.
8452
8453 Semantics:
8454 """"""""""
8455
8456 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
8457 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
8458 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
8459 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
8460 used for debugging purposes.
8461
8462 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
8463 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
8464 of the obvious source-language caller.
8465
8466 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
8467 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8468
8469 Syntax:
8470 """""""
8471
8472 ::
8473
8474       declare void @llvm.localescape(...)
8475       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
8476
8477 Overview:
8478 """""""""
8479
8480 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
8481 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
8482 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
8483 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
8484
8485 Arguments:
8486 """"""""""
8487
8488 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
8489 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
8490 once, and it can only do so from the entry block.
8491
8492 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
8493 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
8494 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
8495 other modules.
8496
8497 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
8498 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
8499 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
8500 pointer in platform-specific ways.
8501
8502 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
8503 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
8504
8505 Semantics:
8506 """"""""""
8507
8508 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
8509 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
8510 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
8511 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
8512 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
8513 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
8514 '``llvm.localrecover``'.
8515
8516 .. _int_read_register:
8517 .. _int_write_register:
8518
8519 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
8520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8521
8522 Syntax:
8523 """""""
8524
8525 ::
8526
8527       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
8528       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
8529       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
8530       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
8531       !0 = !{!"sp\00"}
8532
8533 Overview:
8534 """""""""
8535
8536 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
8537 provides access to the named register. The register must be valid on
8538 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
8539 with the register being read.
8540
8541 Semantics:
8542 """"""""""
8543
8544 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
8545 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
8546 the current value of the register, where possible.
8547
8548 This is useful to implement named register global variables that need
8549 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
8550 bare-metal programs including OS kernels.
8551
8552 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
8553 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
8554 allocatable registers are not supported.
8555
8556 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
8557 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
8558 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
8559 registers.
8560
8561 .. _int_stacksave:
8562
8563 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
8564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8565
8566 Syntax:
8567 """""""
8568
8569 ::
8570
8571       declare i8* @llvm.stacksave()
8572
8573 Overview:
8574 """""""""
8575
8576 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
8577 of the function stack, for use with
8578 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
8579 implementing language features like scoped automatic variable sized
8580 arrays in C99.
8581
8582 Semantics:
8583 """"""""""
8584
8585 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
8586 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
8587 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
8588 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
8589 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
8590 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
8591 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
8592
8593 .. _int_stackrestore:
8594
8595 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
8596 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8597
8598 Syntax:
8599 """""""
8600
8601 ::
8602
8603       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
8604
8605 Overview:
8606 """""""""
8607
8608 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
8609 the function stack to the state it was in when the corresponding
8610 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
8611 useful for implementing language features like scoped automatic variable
8612 sized arrays in C99.
8613
8614 Semantics:
8615 """"""""""
8616
8617 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
8618
8619 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
8620 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8621
8622 Syntax:
8623 """""""
8624
8625 ::
8626
8627       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
8628
8629 Overview:
8630 """""""""
8631
8632 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
8633 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
8634 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
8635 its performance characteristics.
8636
8637 Arguments:
8638 """"""""""
8639
8640 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
8641 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
8642 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
8643 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
8644 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
8645 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
8646 arguments must be constant integers.
8647
8648 Semantics:
8649 """"""""""
8650
8651 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
8652 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
8653 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
8654 the processor cache for better performance.
8655
8656 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
8657 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8658
8659 Syntax:
8660 """""""
8661
8662 ::
8663
8664       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
8665
8666 Overview:
8667 """""""""
8668
8669 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
8670 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
8671 method is target specific, but it is expected that the marker will use
8672 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
8673 guarantees that it will remain with any specific instruction after
8674 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
8675 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
8676 allow correlations of simulation runs.
8677
8678 Arguments:
8679 """"""""""
8680
8681 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
8682
8683 Semantics:
8684 """"""""""
8685
8686 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
8687 that do not support this intrinsic may ignore it.
8688
8689 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
8690 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8691
8692 Syntax:
8693 """""""
8694
8695 ::
8696
8697       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
8698
8699 Overview:
8700 """""""""
8701
8702 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
8703 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
8704 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
8705 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
8706 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
8707 timings.
8708
8709 Semantics:
8710 """"""""""
8711
8712 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
8713 memory. Implementations are allowed to either return a application
8714 specific value or a system wide value. On backends without support, this
8715 is lowered to a constant 0.
8716
8717 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
8718 running at and the host platform.
8719
8720 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
8721 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8722
8723 Syntax:
8724 """""""
8725
8726 ::
8727
8728       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
8729
8730 Overview:
8731 """""""""
8732
8733 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
8734 in the specified range to the execution unit of the processor. On
8735 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
8736 flushes the instruction cache.
8737
8738 Semantics:
8739 """"""""""
8740
8741 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
8742 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
8743 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
8744 instructions or a system call, if cache flushing requires special
8745 privileges.
8746
8747 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
8748 time library.
8749
8750 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
8751 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
8752
8753 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
8754 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8755
8756 Syntax:
8757 """""""
8758
8759 ::
8760
8761       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
8762                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
8763
8764 Overview:
8765 """""""""
8766
8767 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
8768 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
8769 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
8770 program at runtime.
8771
8772 Arguments:
8773 """"""""""
8774
8775 The first argument is a pointer to a global variable containing the
8776 name of the entity being instrumented. This should generally be the
8777 (mangled) function name for a set of counters.
8778
8779 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
8780 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
8781 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
8782 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
8783 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
8784
8785 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
8786 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
8787
8788 Semantics:
8789 """"""""""
8790
8791 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
8792 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
8793 structures and the code to increment the appropriate value, in a
8794 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
8795 the ``llvm-profdata`` tool.
8796
8797 Standard C Library Intrinsics
8798 -----------------------------
8799
8800 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
8801 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
8802 information about the alignment of the pointer arguments to the code
8803 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
8804
8805 .. _int_memcpy:
8806
8807 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
8808 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8809
8810 Syntax:
8811 """""""
8812
8813 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
8814 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
8815 support all bit widths however.
8816
8817 ::
8818
8819       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8820                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8821       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8822                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8823
8824 Overview:
8825 """""""""
8826
8827 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8828 source location to the destination location.
8829
8830 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
8831 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8832 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8833
8834 Arguments:
8835 """"""""""
8836
8837 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8838 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8839 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8840 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8841 boolean indicating a volatile access.
8842
8843 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8844 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
8845 are aligned to that boundary.
8846
8847 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
8848 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8849 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8850
8851 Semantics:
8852 """"""""""
8853
8854 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8855 source location to the destination location, which are not allowed to
8856 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
8857 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
8858 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8859
8860 '``llvm.memmove``' Intrinsic
8861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8862
8863 Syntax:
8864 """""""
8865
8866 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
8867 bit width and for different address space. Not all targets support all
8868 bit widths however.
8869
8870 ::
8871
8872       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
8873                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8874       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
8875                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8876
8877 Overview:
8878 """""""""
8879
8880 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
8881 source location to the destination location. It is similar to the
8882 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
8883 overlap.
8884
8885 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
8886 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
8887 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
8888
8889 Arguments:
8890 """"""""""
8891
8892 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
8893 pointer to the source. The third argument is an integer argument
8894 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
8895 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
8896 boolean indicating a volatile access.
8897
8898 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8899 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
8900 aligned to that boundary.
8901
8902 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
8903 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
8904 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8905
8906 Semantics:
8907 """"""""""
8908
8909 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
8910 source location to the destination location, which may overlap. It
8911 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
8912 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
8913 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8914
8915 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
8916 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8917
8918 Syntax:
8919 """""""
8920
8921 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
8922 bit width and for different address spaces. However, not all targets
8923 support all bit widths.
8924
8925 ::
8926
8927       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
8928                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8929       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
8930                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
8931
8932 Overview:
8933 """""""""
8934
8935 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
8936 particular byte value.
8937
8938 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
8939 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
8940 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
8941
8942 Arguments:
8943 """"""""""
8944
8945 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
8946 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
8947 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
8948 argument is the known alignment of the destination location.
8949
8950 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
8951 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
8952 that boundary.
8953
8954 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
8955 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
8956 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
8957
8958 Semantics:
8959 """"""""""
8960
8961 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
8962 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
8963 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
8964 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
8965
8966 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
8967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8968
8969 Syntax:
8970 """""""
8971
8972 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
8973 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
8974 all types however.
8975
8976 ::
8977
8978       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
8979       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
8980       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
8981       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
8982       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
8983
8984 Overview:
8985 """""""""
8986
8987 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
8988 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
8989 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
8990 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
8991 because there is no need to worry about errno being set).
8992 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
8993
8994 Arguments:
8995 """"""""""
8996
8997 The argument and return value are floating point numbers of the same
8998 type.
8999
9000 Semantics:
9001 """"""""""
9002
9003 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9004 nonnegative floating point number.
9005
9006 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9007 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9008
9009 Syntax:
9010 """""""
9011
9012 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9013 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9014 all types however.
9015
9016 ::
9017
9018       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9019       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9020       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9021       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9022       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9023
9024 Overview:
9025 """""""""
9026
9027 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9028 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9029 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9030 used, the second argument remains a scalar integer value.
9031
9032 Arguments:
9033 """"""""""
9034
9035 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9036 raise to that power.
9037
9038 Semantics:
9039 """"""""""
9040
9041 This function returns the first value raised to the second power with an
9042 unspecified sequence of rounding operations.
9043
9044 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9045 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9046
9047 Syntax:
9048 """""""
9049
9050 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9051 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9052 all types however.
9053
9054 ::
9055
9056       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9057       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9058       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9059       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9060       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9061
9062 Overview:
9063 """""""""
9064
9065 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9066
9067 Arguments:
9068 """"""""""
9069
9070 The argument and return value are floating point numbers of the same
9071 type.
9072
9073 Semantics:
9074 """"""""""
9075
9076 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9077 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9078 conditions in the same way.
9079
9080 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9081 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9082
9083 Syntax:
9084 """""""
9085
9086 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9087 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9088 all types however.
9089
9090 ::
9091
9092       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9093       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9094       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9095       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9096       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9097
9098 Overview:
9099 """""""""
9100
9101 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9102
9103 Arguments:
9104 """"""""""
9105
9106 The argument and return value are floating point numbers of the same
9107 type.
9108
9109 Semantics:
9110 """"""""""
9111
9112 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9113 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9114 conditions in the same way.
9115
9116 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9117 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9118
9119 Syntax:
9120 """""""
9121
9122 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9123 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9124 all types however.
9125
9126 ::
9127
9128       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9129       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9130       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9131       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9132       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9133
9134 Overview:
9135 """""""""
9136
9137 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9138 specified (positive or negative) power.
9139
9140 Arguments:
9141 """"""""""
9142
9143 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9144 to raise to that power.
9145
9146 Semantics:
9147 """"""""""
9148
9149 This function returns the first value raised to the second power,
9150 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9151 handles error conditions in the same way.
9152
9153 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9154 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9155
9156 Syntax:
9157 """""""
9158
9159 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9160 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9161 all types however.
9162
9163 ::
9164
9165       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9166       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9167       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9168       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9169       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9170
9171 Overview:
9172 """""""""
9173
9174 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9175
9176 Arguments:
9177 """"""""""
9178
9179 The argument and return value are floating point numbers of the same
9180 type.
9181
9182 Semantics:
9183 """"""""""
9184
9185 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9186 would, and handles error conditions in the same way.
9187
9188 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9190
9191 Syntax:
9192 """""""
9193
9194 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9195 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9196 all types however.
9197
9198 ::
9199
9200       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9201       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9202       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9203       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9204       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9205
9206 Overview:
9207 """""""""
9208
9209 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9210
9211 Arguments:
9212 """"""""""
9213
9214 The argument and return value are floating point numbers of the same
9215 type.
9216
9217 Semantics:
9218 """"""""""
9219
9220 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9221 would, and handles error conditions in the same way.
9222
9223 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9225
9226 Syntax:
9227 """""""
9228
9229 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9230 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9231 all types however.
9232
9233 ::
9234
9235       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9236       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9237       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9238       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9239       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9240
9241 Overview:
9242 """""""""
9243
9244 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9245
9246 Arguments:
9247 """"""""""
9248
9249 The argument and return value are floating point numbers of the same
9250 type.
9251
9252 Semantics:
9253 """"""""""
9254
9255 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9256 would, and handles error conditions in the same way.
9257
9258 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
9259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9260
9261 Syntax:
9262 """""""
9263
9264 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
9265 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9266 all types however.
9267
9268 ::
9269
9270       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
9271       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
9272       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
9273       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
9274       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9275
9276 Overview:
9277 """""""""
9278
9279 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
9280
9281 Arguments:
9282 """"""""""
9283
9284 The argument and return value are floating point numbers of the same
9285 type.
9286
9287 Semantics:
9288 """"""""""
9289
9290 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
9291 would, and handles error conditions in the same way.
9292
9293 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
9294 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9295
9296 Syntax:
9297 """""""
9298
9299 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
9300 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9301 all types however.
9302
9303 ::
9304
9305       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
9306       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
9307       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
9308       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
9309       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9310
9311 Overview:
9312 """""""""
9313
9314 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
9315
9316 Arguments:
9317 """"""""""
9318
9319 The argument and return value are floating point numbers of the same
9320 type.
9321
9322 Semantics:
9323 """"""""""
9324
9325 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
9326 would, and handles error conditions in the same way.
9327
9328 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
9329 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9330
9331 Syntax:
9332 """""""
9333
9334 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
9335 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9336 all types however.
9337
9338 ::
9339
9340       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
9341       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
9342       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
9343       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
9344       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
9345
9346 Overview:
9347 """""""""
9348
9349 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
9350 operation.
9351
9352 Arguments:
9353 """"""""""
9354
9355 The argument and return value are floating point numbers of the same
9356 type.
9357
9358 Semantics:
9359 """"""""""
9360
9361 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
9362 would, and does not set errno.
9363
9364 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
9365 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9366
9367 Syntax:
9368 """""""
9369
9370 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
9371 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9372 all types however.
9373
9374 ::
9375
9376       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
9377       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
9378       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
9379       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
9380       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9381
9382 Overview:
9383 """""""""
9384
9385 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
9386 operand.
9387
9388 Arguments:
9389 """"""""""
9390
9391 The argument and return value are floating point numbers of the same
9392 type.
9393
9394 Semantics:
9395 """"""""""
9396
9397 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
9398 would, and handles error conditions in the same way.
9399
9400 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
9401 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9402
9403 Syntax:
9404 """""""
9405
9406 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
9407 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9408 all types however.
9409
9410 ::
9411
9412       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
9413       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9414       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
9415       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9416       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
9417
9418 Overview:
9419 """""""""
9420
9421 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
9422 arguments.
9423
9424
9425 Arguments:
9426 """"""""""
9427
9428 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9429 type.
9430
9431 Semantics:
9432 """"""""""
9433
9434 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
9435 fmin.
9436
9437 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9438 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9439 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9440 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9441
9442 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
9443 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9444
9445 Syntax:
9446 """""""
9447
9448 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
9449 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9450 all types however.
9451
9452 ::
9453
9454       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
9455       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
9456       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
9457       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
9458       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
9459
9460 Overview:
9461 """""""""
9462
9463 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
9464 arguments.
9465
9466
9467 Arguments:
9468 """"""""""
9469
9470 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9471 type.
9472
9473 Semantics:
9474 """"""""""
9475 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
9476 fmax.
9477
9478 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
9479 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
9480 returns a value that compares equal to both operands. This means that
9481 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
9482
9483 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
9484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9485
9486 Syntax:
9487 """""""
9488
9489 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
9490 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9491 all types however.
9492
9493 ::
9494
9495       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
9496       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
9497       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
9498       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
9499       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
9500
9501 Overview:
9502 """""""""
9503
9504 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
9505 first operand and the sign of the second operand.
9506
9507 Arguments:
9508 """"""""""
9509
9510 The arguments and return value are floating point numbers of the same
9511 type.
9512
9513 Semantics:
9514 """"""""""
9515
9516 This function returns the same values as the libm ``copysign``
9517 functions would, and handles error conditions in the same way.
9518
9519 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
9520 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9521
9522 Syntax:
9523 """""""
9524
9525 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
9526 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9527 all types however.
9528
9529 ::
9530
9531       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
9532       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
9533       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
9534       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
9535       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9536
9537 Overview:
9538 """""""""
9539
9540 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
9541
9542 Arguments:
9543 """"""""""
9544
9545 The argument and return value are floating point numbers of the same
9546 type.
9547
9548 Semantics:
9549 """"""""""
9550
9551 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
9552 would, and handles error conditions in the same way.
9553
9554 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
9555 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9556
9557 Syntax:
9558 """""""
9559
9560 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
9561 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9562 all types however.
9563
9564 ::
9565
9566       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
9567       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
9568       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
9569       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
9570       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9571
9572 Overview:
9573 """""""""
9574
9575 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
9576
9577 Arguments:
9578 """"""""""
9579
9580 The argument and return value are floating point numbers of the same
9581 type.
9582
9583 Semantics:
9584 """"""""""
9585
9586 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
9587 would, and handles error conditions in the same way.
9588
9589 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
9590 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9591
9592 Syntax:
9593 """""""
9594
9595 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
9596 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9597 all types however.
9598
9599 ::
9600
9601       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
9602       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
9603       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
9604       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
9605       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9606
9607 Overview:
9608 """""""""
9609
9610 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9611 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
9612
9613 Arguments:
9614 """"""""""
9615
9616 The argument and return value are floating point numbers of the same
9617 type.
9618
9619 Semantics:
9620 """"""""""
9621
9622 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
9623 would, and handles error conditions in the same way.
9624
9625 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
9626 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9627
9628 Syntax:
9629 """""""
9630
9631 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
9632 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9633 all types however.
9634
9635 ::
9636
9637       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
9638       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
9639       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
9640       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
9641       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9642
9643 Overview:
9644 """""""""
9645
9646 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9647 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
9648 operand isn't an integer.
9649
9650 Arguments:
9651 """"""""""
9652
9653 The argument and return value are floating point numbers of the same
9654 type.
9655
9656 Semantics:
9657 """"""""""
9658
9659 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
9660 would, and handles error conditions in the same way.
9661
9662 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
9663 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9664
9665 Syntax:
9666 """""""
9667
9668 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
9669 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9670 all types however.
9671
9672 ::
9673
9674       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
9675       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
9676       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
9677       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
9678       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9679
9680 Overview:
9681 """""""""
9682
9683 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9684 nearest integer.
9685
9686 Arguments:
9687 """"""""""
9688
9689 The argument and return value are floating point numbers of the same
9690 type.
9691
9692 Semantics:
9693 """"""""""
9694
9695 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
9696 functions would, and handles error conditions in the same way.
9697
9698 '``llvm.round.*``' Intrinsic
9699 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9700
9701 Syntax:
9702 """""""
9703
9704 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
9705 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9706 all types however.
9707
9708 ::
9709
9710       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
9711       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
9712       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
9713       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
9714       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9715
9716 Overview:
9717 """""""""
9718
9719 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
9720 nearest integer.
9721
9722 Arguments:
9723 """"""""""
9724
9725 The argument and return value are floating point numbers of the same
9726 type.
9727
9728 Semantics:
9729 """"""""""
9730
9731 This function returns the same values as the libm ``round``
9732 functions would, and handles error conditions in the same way.
9733
9734 Bit Manipulation Intrinsics
9735 ---------------------------
9736
9737 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
9738 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
9739
9740 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
9741 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9742
9743 Syntax:
9744 """""""
9745
9746 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
9747 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
9748
9749 ::
9750
9751       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
9752       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
9753       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
9754
9755 Overview:
9756 """""""""
9757
9758 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
9759 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
9760 These are useful for performing operations on data that is not in the
9761 target's native byte order.
9762
9763 Semantics:
9764 """"""""""
9765
9766 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
9767 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
9768 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
9769 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
9770 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
9771 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
9772 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
9773 respectively).
9774
9775 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
9776 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9777
9778 Syntax:
9779 """""""
9780
9781 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
9782 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
9783 support all bit widths or vector types, however.
9784
9785 ::
9786
9787       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
9788       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
9789       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
9790       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
9791       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
9792       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
9793
9794 Overview:
9795 """""""""
9796
9797 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
9798 in a value.
9799
9800 Arguments:
9801 """"""""""
9802
9803 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
9804 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
9805 match the argument type.
9806
9807 Semantics:
9808 """"""""""
9809
9810 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
9811 each element of a vector.
9812
9813 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
9814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9815
9816 Syntax:
9817 """""""
9818
9819 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
9820 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
9821 targets support all bit widths or vector types, however.
9822
9823 ::
9824
9825       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9826       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9827       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9828       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9829       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9830       declase <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9831
9832 Overview:
9833 """""""""
9834
9835 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
9836 leading zeros in a variable.
9837
9838 Arguments:
9839 """"""""""
9840
9841 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9842 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9843 type must match the first argument type.
9844
9845 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9846 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9847 defined result. Historically some architectures did not provide a
9848 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9849 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9850
9851 Semantics:
9852 """"""""""
9853
9854 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
9855 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
9856 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
9857 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9858 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
9859
9860 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
9861 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9862
9863 Syntax:
9864 """""""
9865
9866 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
9867 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
9868 support all bit widths or vector types, however.
9869
9870 ::
9871
9872       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
9873       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9874       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9875       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
9876       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
9877       declase <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
9878
9879 Overview:
9880 """""""""
9881
9882 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
9883 trailing zeros.
9884
9885 Arguments:
9886 """"""""""
9887
9888 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
9889 any integer type, or a vector with integer element type. The return
9890 type must match the first argument type.
9891
9892 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
9893 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
9894 defined result. Historically some architectures did not provide a
9895 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
9896 now predicated on avoiding zero-value inputs.
9897
9898 Semantics:
9899 """"""""""
9900
9901 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
9902 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
9903 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
9904 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
9905 ``llvm.cttz(2) = 1``.
9906
9907 .. _int_overflow:
9908
9909 Arithmetic with Overflow Intrinsics
9910 -----------------------------------
9911
9912 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
9913
9914 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9915 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9916
9917 Syntax:
9918 """""""
9919
9920 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
9921 on any integer bit width.
9922
9923 ::
9924
9925       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9926       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9927       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9928
9929 Overview:
9930 """""""""
9931
9932 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9933 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
9934 occurred during the signed summation.
9935
9936 Arguments:
9937 """"""""""
9938
9939 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9940 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9941 bit width. The second element of the result structure must be of type
9942 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
9943 addition.
9944
9945 Semantics:
9946 """"""""""
9947
9948 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9949 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
9950 first element of which is the signed summation, and the second element
9951 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
9952 overflow.
9953
9954 Examples:
9955 """""""""
9956
9957 .. code-block:: llvm
9958
9959       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9960       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
9961       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
9962       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
9963
9964 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
9965 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9966
9967 Syntax:
9968 """""""
9969
9970 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
9971 on any integer bit width.
9972
9973 ::
9974
9975       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
9976       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
9977       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
9978
9979 Overview:
9980 """""""""
9981
9982 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9983 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
9984 occurred during the unsigned summation.
9985
9986 Arguments:
9987 """"""""""
9988
9989 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
9990 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
9991 bit width. The second element of the result structure must be of type
9992 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
9993 addition.
9994
9995 Semantics:
9996 """"""""""
9997
9998 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
9999 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10000 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10001 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10002
10003 Examples:
10004 """""""""
10005
10006 .. code-block:: llvm
10007
10008       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10009       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10010       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10011       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10012
10013 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10015
10016 Syntax:
10017 """""""
10018
10019 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10020 on any integer bit width.
10021
10022 ::
10023
10024       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10025       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10026       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10027
10028 Overview:
10029 """""""""
10030
10031 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10032 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10033 overflow occurred during the signed subtraction.
10034
10035 Arguments:
10036 """"""""""
10037
10038 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10039 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10040 bit width. The second element of the result structure must be of type
10041 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10042 subtraction.
10043
10044 Semantics:
10045 """"""""""
10046
10047 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10048 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10049 first element of which is the subtraction, and the second element of
10050 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10051 overflow.
10052
10053 Examples:
10054 """""""""
10055
10056 .. code-block:: llvm
10057
10058       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10059       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10060       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10061       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10062
10063 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10064 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10065
10066 Syntax:
10067 """""""
10068
10069 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10070 on any integer bit width.
10071
10072 ::
10073
10074       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10075       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10076       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10077
10078 Overview:
10079 """""""""
10080
10081 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10082 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10083 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10084
10085 Arguments:
10086 """"""""""
10087
10088 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10089 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10090 bit width. The second element of the result structure must be of type
10091 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10092 subtraction.
10093
10094 Semantics:
10095 """"""""""
10096
10097 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10098 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10099 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10100 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10101 overflow.
10102
10103 Examples:
10104 """""""""
10105
10106 .. code-block:: llvm
10107
10108       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10109       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10110       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10111       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10112
10113 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10114 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10115
10116 Syntax:
10117 """""""
10118
10119 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10120 on any integer bit width.
10121
10122 ::
10123
10124       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10125       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10126       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10127
10128 Overview:
10129 """""""""
10130
10131 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10132 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10133 overflow occurred during the signed multiplication.
10134
10135 Arguments:
10136 """"""""""
10137
10138 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10139 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10140 bit width. The second element of the result structure must be of type
10141 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10142 multiplication.
10143
10144 Semantics:
10145 """"""""""
10146
10147 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10148 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10149 the first element of which is the multiplication, and the second element
10150 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10151 overflow.
10152
10153 Examples:
10154 """""""""
10155
10156 .. code-block:: llvm
10157
10158       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10159       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10160       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10161       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10162
10163 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10165
10166 Syntax:
10167 """""""
10168
10169 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10170 on any integer bit width.
10171
10172 ::
10173
10174       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10175       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10176       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10177
10178 Overview:
10179 """""""""
10180
10181 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10182 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10183 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10184
10185 Arguments:
10186 """"""""""
10187
10188 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10189 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10190 bit width. The second element of the result structure must be of type
10191 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10192 multiplication.
10193
10194 Semantics:
10195 """"""""""
10196
10197 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10198 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10199 the first element of which is the multiplication, and the second
10200 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10201 resulted in an overflow.
10202
10203 Examples:
10204 """""""""
10205
10206 .. code-block:: llvm
10207
10208       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10209       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10210       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10211       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10212
10213 Specialised Arithmetic Intrinsics
10214 ---------------------------------
10215
10216 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10217 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10218
10219 Syntax:
10220 """""""
10221
10222 ::
10223
10224       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10225       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10226
10227 Overview:
10228 """""""""
10229
10230 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
10231 encoding of a floating point number.  This canonicalization is useful for
10232 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
10233 defined by IEEE-754-2008 to be:
10234
10235 ::
10236
10237       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
10238       representation in a format.  Applied to declets, significands of finite
10239       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
10240
10241 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
10242 conversion of a floating-point value to the same format.  NaNs are handled
10243 according to section 6.2.
10244
10245 Examples of non-canonical encodings:
10246
10247 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals.  These are
10248   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
10249 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
10250   encodings.
10251 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
10252   These are treated as non-canonical encodings of zero and with be flushed to
10253   a zero of the same sign by this operation.
10254
10255 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
10256 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
10257 quiet NaN result.
10258
10259 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
10260 that the compiler does not constant fold the operation.  Likewise, division by
10261 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations.  Addition with
10262 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
10263
10264 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation.  That is:
10265
10266 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
10267 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
10268   to ``(x == y)``
10269
10270 Additionally, the sign of zero must be conserved:
10271 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
10272
10273 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
10274 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
10275 must perform said canonicalization.  Second, SNaNs must be quieted per the
10276 usual methods.
10277
10278 The canonicalization operation may be optimized away if:
10279
10280 - The input is known to be canonical.  For example, it was produced by a
10281   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
10282 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
10283   operations.  That is, the bits of the floating point value are not examined.
10284
10285 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
10286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10287
10288 Syntax:
10289 """""""
10290
10291 ::
10292
10293       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
10294       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
10295
10296 Overview:
10297 """""""""
10298
10299 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
10300 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
10301 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
10302 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
10303 and add instructions.
10304
10305 Arguments:
10306 """"""""""
10307
10308 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
10309 multiplicands, a and b, and an addend c.
10310
10311 Semantics:
10312 """"""""""
10313
10314 The expression:
10315
10316 ::
10317
10318       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
10319
10320 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
10321 not be performed between the multiplication and addition steps if the
10322 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
10323 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
10324 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
10325 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
10326
10327 Examples:
10328 """""""""
10329
10330 .. code-block:: llvm
10331
10332       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
10333
10334
10335 '``llvm.uabsdiff.*``' and '``llvm.sabsdiff.*``' Intrinsics
10336 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10337
10338 Syntax:
10339 """""""
10340 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer bit width.
10341
10342 .. code-block:: llvm
10343
10344       declare <4 x integer> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x integer> %a, <4 x integer> %b)
10345
10346
10347 Overview:
10348 """""""""
10349
10350 The ``llvm.uabsdiff`` intrinsic returns a vector result of the absolute difference of the two operands,
10351 treating them both as unsigned integers.
10352
10353 The ``llvm.sabsdiff`` intrinsic returns  a vector result of the absolute difference of the two operands,
10354 treating them both as signed integers.
10355
10356 .. note::
10357
10358     These intrinsics are primarily used during the code generation stage of compilation.
10359     They are generated by compiler passes such as the Loop and SLP vectorizers.it is not
10360     recommended for users to create them manually.
10361
10362 Arguments:
10363 """"""""""
10364
10365 Both intrinsics take two integer of the same bitwidth.
10366
10367 Semantics:
10368 """"""""""
10369
10370 The expression::
10371
10372     call <4 x i32> @llvm.uabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10373
10374 is equivalent to::
10375
10376     %sub = sub <4 x i32> %a, %b
10377     %ispos = icmp ugt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10378     %neg = sub <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10379     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10380
10381 Similarly the expression::
10382
10383     call <4 x i32> @llvm.sabsdiff.v4i32(<4 x i32> %a, <4 x i32> %b)
10384
10385 is equivalent to::
10386
10387     %sub = sub nsw <4 x i32> %a, %b
10388     %ispos = icmp sgt <4 x i32> %sub, <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>
10389     %neg = sub nsw <4 x i32> zeroinitializer, %sub
10390     %1 = select <4 x i1> %ispos, <4 x i32> %sub, <4 x i32> %neg
10391
10392
10393 Half Precision Floating Point Intrinsics
10394 ----------------------------------------
10395
10396 For most target platforms, half precision floating point is a
10397 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
10398 but does not support computation in the format.
10399
10400 This means that code must first load the half-precision floating point
10401 value as an i16, then convert it to float with
10402 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
10403 then be performed on the float value (including extending to double
10404 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
10405 if needed, then converted to i16 with
10406 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
10407 i16 value.
10408
10409 .. _int_convert_to_fp16:
10410
10411 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
10412 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10413
10414 Syntax:
10415 """""""
10416
10417 ::
10418
10419       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10420       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
10421
10422 Overview:
10423 """""""""
10424
10425 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10426 conventional floating point type to half precision floating point format.
10427
10428 Arguments:
10429 """"""""""
10430
10431 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10432 converted.
10433
10434 Semantics:
10435 """"""""""
10436
10437 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
10438 conventional floating point format to half precision floating point format. The
10439 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
10440
10441 Examples:
10442 """""""""
10443
10444 .. code-block:: llvm
10445
10446       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
10447       store i16 %res, i16* @x, align 2
10448
10449 .. _int_convert_from_fp16:
10450
10451 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
10452 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10453
10454 Syntax:
10455 """""""
10456
10457 ::
10458
10459       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
10460       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
10461
10462 Overview:
10463 """""""""
10464
10465 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10466 conversion from half precision floating point format to single precision
10467 floating point format.
10468
10469 Arguments:
10470 """"""""""
10471
10472 The intrinsic function contains single argument - the value to be
10473 converted.
10474
10475 Semantics:
10476 """"""""""
10477
10478 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
10479 conversion from half single precision floating point format to single
10480 precision floating point format. The input half-float value is
10481 represented by an ``i16`` value.
10482
10483 Examples:
10484 """""""""
10485
10486 .. code-block:: llvm
10487
10488       %a = load i16, i16* @x, align 2
10489       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
10490
10491 .. _dbg_intrinsics:
10492
10493 Debugger Intrinsics
10494 -------------------
10495
10496 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
10497 prefix), are described in the `LLVM Source Level
10498 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
10499 document.
10500
10501 Exception Handling Intrinsics
10502 -----------------------------
10503
10504 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
10505 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
10506 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
10507
10508 .. _int_trampoline:
10509
10510 Trampoline Intrinsics
10511 ---------------------
10512
10513 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
10514 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
10515 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
10516 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
10517 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
10518 stack, which also contains code to splice the nest value into the
10519 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
10520 extension.
10521
10522 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
10523 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
10524 It can be created as follows:
10525
10526 .. code-block:: llvm
10527
10528       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
10529       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
10530       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
10531       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
10532       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
10533
10534 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
10535 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
10536
10537 .. _int_it:
10538
10539 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
10540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10541
10542 Syntax:
10543 """""""
10544
10545 ::
10546
10547       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
10548
10549 Overview:
10550 """""""""
10551
10552 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
10553 turning it into a trampoline.
10554
10555 Arguments:
10556 """"""""""
10557
10558 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
10559 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
10560 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
10561 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
10562 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
10563 front-end that generates this intrinsic needs to have some
10564 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
10565 bitcast to an ``i8*``.
10566
10567 Semantics:
10568 """"""""""
10569
10570 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
10571 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
10572 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
10573 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
10574 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
10575 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
10576 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
10577 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
10578 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
10579 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
10580 modified, then the effect of any later call to the returned function
10581 pointer is undefined.
10582
10583 .. _int_at:
10584
10585 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
10586 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10587
10588 Syntax:
10589 """""""
10590
10591 ::
10592
10593       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
10594
10595 Overview:
10596 """""""""
10597
10598 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
10599 a trampoline (passed as ``tramp``).
10600
10601 Arguments:
10602 """"""""""
10603
10604 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
10605 code filled in by a previous call to
10606 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
10607
10608 Semantics:
10609 """"""""""
10610
10611 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
10612 different than the address where the trampoline is actually stored. This
10613 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
10614 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
10615 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
10616
10617 .. _int_mload_mstore:
10618
10619 Masked Vector Load and Store Intrinsics
10620 ---------------------------------------
10621
10622 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.
10623
10624 .. _int_mload:
10625
10626 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
10627 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10628
10629 Syntax:
10630 """""""
10631 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer or floating point data type.
10632
10633 ::
10634
10635       declare <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10636       declare <2 x double> @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10637
10638 Overview:
10639 """""""""
10640
10641 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.
10642
10643
10644 Arguments:
10645 """"""""""
10646
10647 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.
10648
10649
10650 Semantics:
10651 """"""""""
10652
10653 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.
10654 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.
10655
10656
10657 ::
10658
10659        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
10660
10661        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
10662        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10663        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
10664
10665 .. _int_mstore:
10666
10667 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
10668 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10669
10670 Syntax:
10671 """""""
10672 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type.
10673
10674 ::
10675
10676        declare void @llvm.masked.store.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32> * <ptr>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10677        declare void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10678
10679 Overview:
10680 """""""""
10681
10682 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.
10683
10684 Arguments:
10685 """"""""""
10686
10687 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.
10688
10689
10690 Semantics:
10691 """"""""""
10692
10693 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.
10694 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.
10695
10696 ::
10697
10698        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
10699
10700        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
10701        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
10702        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
10703        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
10704
10705
10706 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
10707 -------------------------------------------
10708
10709 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.
10710
10711 .. _int_mgather:
10712
10713 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
10714 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10715
10716 Syntax:
10717 """""""
10718 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer or floating point data type gathered together into one vector.
10719
10720 ::
10721
10722       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32 (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
10723       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64  (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
10724
10725 Overview:
10726 """""""""
10727
10728 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.
10729
10730
10731 Arguments:
10732 """"""""""
10733
10734 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.
10735
10736
10737 Semantics:
10738 """"""""""
10739
10740 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.
10741 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.
10742
10743
10744 ::
10745
10746        %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>)
10747
10748        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
10749        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
10750        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
10751        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
10752        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
10753
10754        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
10755        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
10756        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
10757        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
10758
10759        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
10760        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
10761        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
10762        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
10763
10764 .. _int_mscatter:
10765
10766 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
10767 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10768
10769 Syntax:
10770 """""""
10771 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer or floating point data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory addresses. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
10772
10773 ::
10774
10775        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32>  <value>, <8 x i32*>  <ptrs>, i32 <alignment>,  <8 x i1>  <mask>)
10776        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32(<16 x i32> <value>, <16 x i32*> <ptrs>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
10777
10778 Overview:
10779 """""""""
10780
10781 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.
10782
10783 Arguments:
10784 """"""""""
10785
10786 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.
10787
10788
10789 Semantics:
10790 """"""""""
10791
10792 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergency. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
10793
10794 ::
10795
10796        ;; This instruction unconditionaly stores data vector in multiple addresses
10797        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
10798
10799        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
10800        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
10801        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
10802        ..
10803        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
10804        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
10805        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
10806        ..
10807        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
10808        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
10809        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
10810        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
10811        ..
10812        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
10813
10814
10815 Memory Use Markers
10816 ------------------
10817
10818 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
10819 memory objects and ranges where variables are immutable.
10820
10821 .. _int_lifestart:
10822
10823 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
10824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10825
10826 Syntax:
10827 """""""
10828
10829 ::
10830
10831       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10832
10833 Overview:
10834 """""""""
10835
10836 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
10837 object's lifetime.
10838
10839 Arguments:
10840 """"""""""
10841
10842 The first argument is a constant integer representing the size of the
10843 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10844 to the object.
10845
10846 Semantics:
10847 """"""""""
10848
10849 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
10850 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
10851 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
10852 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
10853
10854 .. _int_lifeend:
10855
10856 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
10857 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10858
10859 Syntax:
10860 """""""
10861
10862 ::
10863
10864       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10865
10866 Overview:
10867 """""""""
10868
10869 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
10870 object's lifetime.
10871
10872 Arguments:
10873 """"""""""
10874
10875 The first argument is a constant integer representing the size of the
10876 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10877 to the object.
10878
10879 Semantics:
10880 """"""""""
10881
10882 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
10883 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
10884 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
10885 object following this intrinsic may be removed as dead.
10886
10887 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
10888 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10889
10890 Syntax:
10891 """""""
10892
10893 ::
10894
10895       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10896
10897 Overview:
10898 """""""""
10899
10900 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
10901 a memory object will not change.
10902
10903 Arguments:
10904 """"""""""
10905
10906 The first argument is a constant integer representing the size of the
10907 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
10908 to the object.
10909
10910 Semantics:
10911 """"""""""
10912
10913 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
10914 the return value, the referenced memory location is constant and
10915 unchanging.
10916
10917 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
10918 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10919
10920 Syntax:
10921 """""""
10922
10923 ::
10924
10925       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
10926
10927 Overview:
10928 """""""""
10929
10930 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
10931 memory object are mutable.
10932
10933 Arguments:
10934 """"""""""
10935
10936 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
10937 The second argument is a constant integer representing the size of the
10938 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
10939 pointer to the object.
10940
10941 Semantics:
10942 """"""""""
10943
10944 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
10945
10946 General Intrinsics
10947 ------------------
10948
10949 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
10950 purpose.
10951
10952 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
10953 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10954
10955 Syntax:
10956 """""""
10957
10958 ::
10959
10960       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10961
10962 Overview:
10963 """""""""
10964
10965 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
10966
10967 Arguments:
10968 """"""""""
10969
10970 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
10971 global string, the third is a pointer to a global string which is the
10972 source file name, and the last argument is the line number.
10973
10974 Semantics:
10975 """"""""""
10976
10977 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
10978 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
10979 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
10980 ignored by code generation and optimization.
10981
10982 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
10983 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10984
10985 Syntax:
10986 """""""
10987
10988 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
10989 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
10990 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
10991 '``0``'.
10992
10993 ::
10994
10995       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10996       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10997       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10998       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
10999       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11000
11001 Overview:
11002 """""""""
11003
11004 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11005
11006 Arguments:
11007 """"""""""
11008
11009 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11010 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11011 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11012 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11013
11014 Semantics:
11015 """"""""""
11016
11017 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11018 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11019 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11020 generation and optimization.
11021
11022 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11023 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11024
11025 Syntax:
11026 """""""
11027
11028 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11029 any integer bit width.
11030
11031 ::
11032
11033       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11034       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11035       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11036       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11037       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11038
11039 Overview:
11040 """""""""
11041
11042 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11043
11044 Arguments:
11045 """"""""""
11046
11047 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11048 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11049 global string which is the source file name, and the last argument is
11050 the line number. It returns the value of the first argument.
11051
11052 Semantics:
11053 """"""""""
11054
11055 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11056 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11057 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11058 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11059
11060 '``llvm.trap``' Intrinsic
11061 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11062
11063 Syntax:
11064 """""""
11065
11066 ::
11067
11068       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11069
11070 Overview:
11071 """""""""
11072
11073 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11074
11075 Arguments:
11076 """"""""""
11077
11078 None.
11079
11080 Semantics:
11081 """"""""""
11082
11083 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11084 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11085 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11086
11087 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11088 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11089
11090 Syntax:
11091 """""""
11092
11093 ::
11094
11095       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11096
11097 Overview:
11098 """""""""
11099
11100 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11101
11102 Arguments:
11103 """"""""""
11104
11105 None.
11106
11107 Semantics:
11108 """"""""""
11109
11110 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11111 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11112 debugger.
11113
11114 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11115 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11116
11117 Syntax:
11118 """""""
11119
11120 ::
11121
11122       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11123
11124 Overview:
11125 """""""""
11126
11127 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11128 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11129 is placed on the stack before local variables.
11130
11131 Arguments:
11132 """"""""""
11133
11134 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11135 The first argument is the value loaded from the stack guard
11136 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11137 enough space to hold the value of the guard.
11138
11139 Semantics:
11140 """"""""""
11141
11142 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11143 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11144 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11145 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11146 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11147 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11148 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11149
11150 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11152
11153 Syntax:
11154 """""""
11155
11156 ::
11157
11158       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11159
11160 Overview:
11161 """""""""
11162
11163 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11164 created stack protector and if they are not equal calls the
11165 ``__stack_chk_fail()`` function.
11166
11167 Arguments:
11168 """"""""""
11169
11170 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11171 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11172
11173 Semantics:
11174 """"""""""
11175
11176 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11177 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11178 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11179
11180 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11181 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11182 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11183 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11184 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11185 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11186 codegen after the tail call decision has occurred.
11187
11188 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11189 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11190
11191 Syntax:
11192 """""""
11193
11194 ::
11195
11196       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11197       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11198
11199 Overview:
11200 """""""""
11201
11202 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11203 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11204 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11205 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11206 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11207 other object.
11208
11209 Arguments:
11210 """"""""""
11211
11212 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11213 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11214 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11215 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11216 only accepts constants.
11217
11218 Semantics:
11219 """"""""""
11220
11221 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11222 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11223 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11224 on the ``min`` argument).
11225
11226 '``llvm.expect``' Intrinsic
11227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11228
11229 Syntax:
11230 """""""
11231
11232 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11233 integer bit width.
11234
11235 ::
11236
11237       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11238       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11239       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11240
11241 Overview:
11242 """""""""
11243
11244 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11245 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11246
11247 Arguments:
11248 """"""""""
11249
11250 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
11251 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
11252 constant value, variables are not allowed.
11253
11254 Semantics:
11255 """"""""""
11256
11257 This intrinsic is lowered to the ``val``.
11258
11259 .. _int_assume:
11260
11261 '``llvm.assume``' Intrinsic
11262 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11263
11264 Syntax:
11265 """""""
11266
11267 ::
11268
11269       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
11270
11271 Overview:
11272 """""""""
11273
11274 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
11275 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
11276 of the code.
11277
11278 Arguments:
11279 """"""""""
11280
11281 The condition which the optimizer may assume is always true.
11282
11283 Semantics:
11284 """"""""""
11285
11286 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
11287 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
11288 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
11289 provided condition are not used for code generation. If the condition is
11290 violated during execution, the behavior is undefined.
11291
11292 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
11293 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
11294 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
11295 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
11296 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
11297 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
11298 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
11299 optimizer.
11300
11301 .. _bitset.test:
11302
11303 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
11304 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11305
11306 Syntax:
11307 """""""
11308
11309 ::
11310
11311       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
11312
11313
11314 Arguments:
11315 """"""""""
11316
11317 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
11318 metadata string containing the name of a :doc:`bitset <BitSets>`.
11319
11320 Overview:
11321 """""""""
11322
11323 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
11324 member of the given bitset.
11325
11326 '``llvm.donothing``' Intrinsic
11327 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11328
11329 Syntax:
11330 """""""
11331
11332 ::
11333
11334       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
11335
11336 Overview:
11337 """""""""
11338
11339 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
11340 two intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint``) that can be called
11341 with an invoke instruction.
11342
11343 Arguments:
11344 """"""""""
11345
11346 None.
11347
11348 Semantics:
11349 """"""""""
11350
11351 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
11352 by codegen.
11353
11354 Stack Map Intrinsics
11355 --------------------
11356
11357 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
11358 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
11359 are described in :doc:`StackMaps`.