Unify clang/llvm attributes for asan/tsan/msan (LLVM part)
[oota-llvm.git] / docs / LangRef.rst
index 89de35ac74b4fc2b089379eac7635fae7314ab49..c08cee1dbd85e6e340a345dd0d25c77d870cee9d 100644 (file)
@@ -465,11 +465,11 @@ more information on under which circumstances the different models may
 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
 
-A variable may be defined as a global "constant," which indicates that
+A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
-initialization cannot be marked "constant" as there is a store to the
+initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
 variable.
 
 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
@@ -501,6 +501,14 @@ is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
 target supports it, it will emit globals to the section specified.
 
+By default, global initializers are optimized by assuming that global
+variables defined within the module are not modified from their
+initial values before the start of the global initializer.  This is
+true even for variables potentially accessible from outside the
+module, including those with external linkage or appearing in
+``@llvm.used``. This assumption may be suppressed by marking the
+variable with ``externally_initialized``.
+
 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
@@ -712,6 +720,11 @@ Currently, only the following parameter attributes are defined:
     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
     attribute for return values.
+``nobuiltin``
+    This indicates that the callee function at a call site is not
+    recognized as a built-in function. LLVM will retain the original call
+    and not replace it with equivalent code based on the semantics of the
+    built-in function.
 
 .. _gc:
 
@@ -729,6 +742,36 @@ The compiler declares the supported values of *name*. Specifying a
 collector which will cause the compiler to alter its output in order to
 support the named garbage collection algorithm.
 
+.. _attrgrp:
+
+Attribute Groups
+----------------
+
+Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
+the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
+functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
+``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
+group will capture the important command line flags used to build that file.
+
+An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
+object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
+to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
+different groups are merged.
+
+Here is an example of attribute groups for a function that should always be
+inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   ; Target-independent attributes:
+   #0 = attributes { alwaysinline alignstack=4 }
+
+   ; Target-dependent attributes:
+   #1 = attributes { "no-sse" }
+
+   ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
+   define void @f() #0 #1 { ... }
+
 .. _fnattrs:
 
 Function Attributes
@@ -750,9 +793,6 @@ example:
     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
     define void @f() optsize { ... }
 
-``address_safety``
-    This attribute indicates that the address safety analysis is enabled
-    for this function.
 ``alignstack(<n>)``
     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
@@ -774,6 +814,17 @@ example:
 ``naked``
     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
     function. This can have very system-specific consequences.
+``noduplicate``
+    This attribute indicates that calls to the function cannot be
+    duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
+    within its parent function, but may not be duplicated within
+    its parent function.
+
+    A function containing a ``noduplicate`` call may still
+    be an inlining candidate, provided that the call is not
+    duplicated by inlining. That implies that the function has
+    internal linkage and only has one call site, so the original
+    call is dead after inlining.
 ``noimplicitfloat``
     This attributes disables implicit floating point instructions.
 ``noinline``
@@ -819,6 +870,15 @@ example:
     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
     functions.
+``sanitize_address``
+    This attribute indicates that AddressSanitizer checks
+    (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
+``sanitize_memory``
+    This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
+    of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
+``sanitize_thread``
+    This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
+    (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
 ``ssp``
     This attribute indicates that the function should emit a stack
     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
@@ -866,17 +926,6 @@ example:
     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
     units.
-``noduplicate``
-    This attribute indicates that calls to the function cannot be
-    duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
-    within its parent function, but may not be duplicated within
-    its parent function.
-
-    A function containing a ``noduplicate`` call may still
-    be an inlining candidate, provided that the call is not
-    duplicated by inlining. That implies that the function has
-    internal linkage and only has one call site, so the original
-    call is dead after inlining.
 
 .. _moduleasm:
 
@@ -971,22 +1020,20 @@ specifications are given in this list:
 
 -  ``E`` - big endian
 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment
--  ``p1:32:32:32`` - 32-bit pointers with 32-bit alignment for address
-   space 1
--  ``p2:16:32:32`` - 16-bit pointers with 32-bit alignment for address
-   space 2
+-  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
    alignment of 64-bits
+-  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
+-  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
--  ``a0:0:1`` - aggregates are 8-bit aligned
--  ``s0:64:64`` - stack objects are 64-bit aligned
+-  ``a0:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
 
 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
 following rules:
@@ -1082,6 +1129,21 @@ volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
 
+IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
+llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
+flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
+target-legal volatile load/store instructions.
+
+.. admonition:: Rationale
+
+ Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
+ data width to be executed as single instruction. For example, in C
+ this holds for an l-value of volatile primitive type with native
+ hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
+ frontend upholds these expectations, which are intentionally
+ unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformation
+ do not violate the frontend's contract with the language.
+
 .. _memmodel:
 
 Memory Model for Concurrent Operations
@@ -2465,6 +2527,124 @@ Examples:
     !2 = metadata !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
     !3 = metadata !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
 
+'``llvm.loop``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
+loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
+in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
+guaranteed to be separate for each loop. The loop-level metadata is prefixed
+with ``llvm.loop``.
+
+The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
+itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g., 
+during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer 
+to their own identification metadata even if they reside in separate functions. 
+The following example contains loop identifier metadata for two separate loop 
+constructs:
+
+.. code-block:: llvm
+
+    !0 = metadata !{ metadata !0 }
+    !1 = metadata !{ metadata !1 }
+
+
+'``llvm.loop.parallel``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+This loop metadata can be used to communicate that a loop should be considered
+a parallel loop. The semantics of parallel loops in this case is the one
+with the strongest cross-iteration instruction ordering freedom: the
+iterations in the loop can be considered completely independent of each
+other (also known as embarrassingly parallel loops).
+
+This metadata can originate from a programming language with parallel loop
+constructs. In such a case it is completely the programmer's responsibility
+to ensure the instructions from the different iterations of the loop can be
+executed in an arbitrary order, in parallel, or intertwined. No loop-carried
+dependency checking at all must be expected from the compiler.
+
+In order to fulfill the LLVM requirement for metadata to be safely ignored,
+it is important to ensure that a parallel loop is converted to
+a sequential loop in case an optimization (agnostic of the parallel loop
+semantics) converts the loop back to such. This happens when new memory
+accesses that do not fulfill the requirement of free ordering across iterations
+are added to the loop. Therefore, this metadata is required, but not
+sufficient, to consider the loop at hand a parallel loop. For a loop
+to be parallel,  all its memory accessing instructions need to be
+marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refer
+to the same loop identifier metadata that identify the loop at hand.
+
+'``llvm.mem``'
+^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
+for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
+
+'``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+For a loop to be parallel, in addition to using
+the ``llvm.loop.parallel`` metadata to mark the loop latch branch instruction,
+also all of the memory accessing instructions in the loop body need to be
+marked with the ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata. If there
+is at least one memory accessing instruction not marked with the metadata,
+the loop, despite it possibly using the ``llvm.loop.parallel`` metadata,
+must be considered a sequential loop. This causes parallel loops to be
+converted to sequential loops due to optimization passes that are unaware of
+the parallel semantics and that insert new memory instructions to the loop
+body.
+
+Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
+both ``llvm.loop.parallel`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
+metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
+
+.. code-block:: llvm
+
+   for.body:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop.parallel !0
+
+   for.end:
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !0 }
+
+It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
+memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
+the loop identifier metadata node directly:
+
+.. code-block:: llvm
+
+   outer.for.body:
+   ...
+
+   inner.for.body:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop.parallel !1
+
+   inner.for.end:
+   ...
+   %0 = load i32* %arrayidx, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   store i32 %0, i32* %arrayidx4, align 4, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
+   ...
+   br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop.parallel !2
+
+   outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
+   ...
+   !0 = metadata !{ metadata !1, metadata !2 } ; a list of parallel loop identifiers
+   !1 = metadata !{ metadata !1 } ; an identifier for the inner parallel loop
+   !2 = metadata !{ metadata !2 } ; an identifier for the outer parallel loop
+
+
 Module Flags Metadata
 =====================