[llvm-nm] Fix r264247
[llvm-core.git] / docs / LangRef.rst
blob4316848ca697fb99ba2f9a76ff44663e70f5fff6
1 ==============================
2 LLVM Language Reference Manual
3 ==============================
5 .. contents::
6    :local:
7    :depth: 4
9 Abstract
10 ========
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.
19 Introduction
20 ============
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.
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.
43 .. _wellformed:
45 Well-Formedness
46 ---------------
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:
53 .. code-block:: llvm
55     %x = add i32 1, %x
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.
64 .. _identifiers:
66 Identifiers
67 ===========
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:
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.
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.
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 ``'@'``).
102 Here is an example of LLVM code to multiply the integer variable
103 '``%X``' by 8:
105 The easy way:
107 .. code-block:: llvm
109     %result = mul i32 %X, 8
111 After strength reduction:
113 .. code-block:: llvm
115     %result = shl i32 %X, 3
117 And the hard way:
119 .. code-block:: llvm
121     %0 = add i32 %X, %X           ; yields i32:%0
122     %1 = add i32 %0, %0           ; yields i32:%1
123     %result = add i32 %1, %1
125 This last way of multiplying ``%X`` by 8 illustrates several important
126 lexical features of LLVM:
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.
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.
141 High Level Structure
142 ====================
144 Module Structure
145 ----------------
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:
154 .. code-block:: llvm
156     ; Declare the string constant as a global constant.
157     @.str = private unnamed_addr constant [13 x i8] c"hello world\0A\00"
159     ; External declaration of the puts function
160     declare i32 @puts(i8* nocapture) nounwind
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
167       ; Call puts function to write out the string to stdout.
168       call i32 @puts(i8* %cast210)
169       ret i32 0
170     }
172     ; Named metadata
173     !0 = !{i32 42, null, !"string"}
174     !foo = !{!0}
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``".
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>`.
187 .. _linkage:
189 Linkage Types
190 -------------
192 All Global Variables and Functions have one of the following types of
193 linkage:
195 ``private``
196     Global values with "``private``" linkage are only directly
197     accessible by objects in the current module. In particular, linking
198     code into a module with an private global value may cause the
199     private to be renamed as necessary to avoid collisions. Because the
200     symbol is private to the module, all references can be updated. This
201     doesn't show up in any symbol table in the object file.
202 ``internal``
203     Similar to private, but the value shows as a local symbol
204     (``STB_LOCAL`` in the case of ELF) in the object file. This
205     corresponds to the notion of the '``static``' keyword in C.
206 ``available_externally``
207     Globals with "``available_externally``" linkage are never emitted into
208     the object file corresponding to the LLVM module. From the linker's
209     perspective, an ``available_externally`` global is equivalent to
210     an external declaration. They exist to allow inlining and other
211     optimizations to take place given knowledge of the definition of the
212     global, which is known to be somewhere outside the module. Globals
213     with ``available_externally`` linkage are allowed to be discarded at
214     will, and allow inlining and other optimizations. This linkage type is
215     only allowed on definitions, not declarations.
216 ``linkonce``
217     Globals with "``linkonce``" linkage are merged with other globals of
218     the same name when linkage occurs. This can be used to implement
219     some forms of inline functions, templates, or other code which must
220     be generated in each translation unit that uses it, but where the
221     body may be overridden with a more definitive definition later.
222     Unreferenced ``linkonce`` globals are allowed to be discarded. Note
223     that ``linkonce`` linkage does not actually allow the optimizer to
224     inline the body of this function into callers because it doesn't
225     know if this definition of the function is the definitive definition
226     within the program or whether it will be overridden by a stronger
227     definition. To enable inlining and other optimizations, use
228     "``linkonce_odr``" linkage.
229 ``weak``
230     "``weak``" linkage has the same merging semantics as ``linkonce``
231     linkage, except that unreferenced globals with ``weak`` linkage may
232     not be discarded. This is used for globals that are declared "weak"
233     in C source code.
234 ``common``
235     "``common``" linkage is most similar to "``weak``" linkage, but they
236     are used for tentative definitions in C, such as "``int X;``" at
237     global scope. Symbols with "``common``" linkage are merged in the
238     same way as ``weak symbols``, and they may not be deleted if
239     unreferenced. ``common`` symbols may not have an explicit section,
240     must have a zero initializer, and may not be marked
241     ':ref:`constant <globalvars>`'. Functions and aliases may not have
242     common linkage.
244 .. _linkage_appending:
246 ``appending``
247     "``appending``" linkage may only be applied to global variables of
248     pointer to array type. When two global variables with appending
249     linkage are linked together, the two global arrays are appended
250     together. This is the LLVM, typesafe, equivalent of having the
251     system linker append together "sections" with identical names when
252     .o files are linked.
253 ``extern_weak``
254     The semantics of this linkage follow the ELF object file model: the
255     symbol is weak until linked, if not linked, the symbol becomes null
256     instead of being an undefined reference.
257 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``
258     Some languages allow differing globals to be merged, such as two
259     functions with different semantics. Other languages, such as
260     ``C++``, ensure that only equivalent globals are ever merged (the
261     "one definition rule" --- "ODR"). Such languages can use the
262     ``linkonce_odr`` and ``weak_odr`` linkage types to indicate that the
263     global will only be merged with equivalent globals. These linkage
264     types are otherwise the same as their non-``odr`` versions.
265 ``external``
266     If none of the above identifiers are used, the global is externally
267     visible, meaning that it participates in linkage and can be used to
268     resolve external symbol references.
270 It is illegal for a function *declaration* to have any linkage type
271 other than ``external`` or ``extern_weak``.
273 .. _callingconv:
275 Calling Conventions
276 -------------------
278 LLVM :ref:`functions <functionstructure>`, :ref:`calls <i_call>` and
279 :ref:`invokes <i_invoke>` can all have an optional calling convention
280 specified for the call. The calling convention of any pair of dynamic
281 caller/callee must match, or the behavior of the program is undefined.
282 The following calling conventions are supported by LLVM, and more may be
283 added in the future:
285 "``ccc``" - The C calling convention
286     This calling convention (the default if no other calling convention
287     is specified) matches the target C calling conventions. This calling
288     convention supports varargs function calls and tolerates some
289     mismatch in the declared prototype and implemented declaration of
290     the function (as does normal C).
291 "``fastcc``" - The fast calling convention
292     This calling convention attempts to make calls as fast as possible
293     (e.g. by passing things in registers). This calling convention
294     allows the target to use whatever tricks it wants to produce fast
295     code for the target, without having to conform to an externally
296     specified ABI (Application Binary Interface). `Tail calls can only
297     be optimized when this, the GHC or the HiPE convention is
298     used. <CodeGenerator.html#id80>`_ This calling convention does not
299     support varargs and requires the prototype of all callees to exactly
300     match the prototype of the function definition.
301 "``coldcc``" - The cold calling convention
302     This calling convention attempts to make code in the caller as
303     efficient as possible under the assumption that the call is not
304     commonly executed. As such, these calls often preserve all registers
305     so that the call does not break any live ranges in the caller side.
306     This calling convention does not support varargs and requires the
307     prototype of all callees to exactly match the prototype of the
308     function definition. Furthermore the inliner doesn't consider such function
309     calls for inlining.
310 "``cc 10``" - GHC convention
311     This calling convention has been implemented specifically for use by
312     the `Glasgow Haskell Compiler (GHC) <http://www.haskell.org/ghc>`_.
313     It passes everything in registers, going to extremes to achieve this
314     by disabling callee save registers. This calling convention should
315     not be used lightly but only for specific situations such as an
316     alternative to the *register pinning* performance technique often
317     used when implementing functional programming languages. At the
318     moment only X86 supports this convention and it has the following
319     limitations:
321     -  On *X86-32* only supports up to 4 bit type parameters. No
322        floating point types are supported.
323     -  On *X86-64* only supports up to 10 bit type parameters and 6
324        floating point parameters.
326     This calling convention supports `tail call
327     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires both the
328     caller and callee are using it.
329 "``cc 11``" - The HiPE calling convention
330     This calling convention has been implemented specifically for use by
331     the `High-Performance Erlang
332     (HiPE) <http://www.it.uu.se/research/group/hipe/>`_ compiler, *the*
333     native code compiler of the `Ericsson's Open Source Erlang/OTP
334     system <http://www.erlang.org/download.shtml>`_. It uses more
335     registers for argument passing than the ordinary C calling
336     convention and defines no callee-saved registers. The calling
337     convention properly supports `tail call
338     optimization <CodeGenerator.html#id80>`_ but requires that both the
339     caller and the callee use it. It uses a *register pinning*
340     mechanism, similar to GHC's convention, for keeping frequently
341     accessed runtime components pinned to specific hardware registers.
342     At the moment only X86 supports this convention (both 32 and 64
343     bit).
344 "``webkit_jscc``" - WebKit's JavaScript calling convention
345     This calling convention has been implemented for `WebKit FTL JIT
346     <https://trac.webkit.org/wiki/FTLJIT>`_. It passes arguments on the
347     stack right to left (as cdecl does), and returns a value in the
348     platform's customary return register.
349 "``anyregcc``" - Dynamic calling convention for code patching
350     This is a special convention that supports patching an arbitrary code
351     sequence in place of a call site. This convention forces the call
352     arguments into registers but allows them to be dynamically
353     allocated. This can currently only be used with calls to
354     llvm.experimental.patchpoint because only this intrinsic records
355     the location of its arguments in a side table. See :doc:`StackMaps`.
356 "``preserve_mostcc``" - The `PreserveMost` calling convention
357     This calling convention attempts to make the code in the caller as
358     unintrusive as possible. This convention behaves identically to the `C`
359     calling convention on how arguments and return values are passed, but it
360     uses a different set of caller/callee-saved registers. This alleviates the
361     burden of saving and recovering a large register set before and after the
362     call in the caller. If the arguments are passed in callee-saved registers,
363     then they will be preserved by the callee across the call. This doesn't
364     apply for values returned in callee-saved registers.
366     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
367       R11. R11 can be used as a scratch register. Floating-point registers
368       (XMMs/YMMs) are not preserved and need to be saved by the caller.
370     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
371     that have a hot path and a cold path. The hot path is usually a small piece
372     of code that doesn't use many registers. The cold path might need to call out to
373     another function and therefore only needs to preserve the caller-saved
374     registers, which haven't already been saved by the caller. The
375     `PreserveMost` calling convention is very similar to the `cold` calling
376     convention in terms of caller/callee-saved registers, but they are used for
377     different types of function calls. `coldcc` is for function calls that are
378     rarely executed, whereas `preserve_mostcc` function calls are intended to be
379     on the hot path and definitely executed a lot. Furthermore `preserve_mostcc`
380     doesn't prevent the inliner from inlining the function call.
382     This calling convention will be used by a future version of the ObjectiveC
383     runtime and should therefore still be considered experimental at this time.
384     Although this convention was created to optimize certain runtime calls to
385     the ObjectiveC runtime, it is not limited to this runtime and might be used
386     by other runtimes in the future too. The current implementation only
387     supports X86-64, but the intention is to support more architectures in the
388     future.
389 "``preserve_allcc``" - The `PreserveAll` calling convention
390     This calling convention attempts to make the code in the caller even less
391     intrusive than the `PreserveMost` calling convention. This calling
392     convention also behaves identical to the `C` calling convention on how
393     arguments and return values are passed, but it uses a different set of
394     caller/callee-saved registers. This removes the burden of saving and
395     recovering a large register set before and after the call in the caller. If
396     the arguments are passed in callee-saved registers, then they will be
397     preserved by the callee across the call. This doesn't apply for values
398     returned in callee-saved registers.
400     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
401       R11. R11 can be used as a scratch register. Furthermore it also preserves
402       all floating-point registers (XMMs/YMMs).
404     The idea behind this convention is to support calls to runtime functions
405     that don't need to call out to any other functions.
407     This calling convention, like the `PreserveMost` calling convention, will be
408     used by a future version of the ObjectiveC runtime and should be considered
409     experimental at this time.
410 "``cxx_fast_tlscc``" - The `CXX_FAST_TLS` calling convention for access functions
411     Clang generates an access function to access C++-style TLS. The access
412     function generally has an entry block, an exit block and an initialization
413     block that is run at the first time. The entry and exit blocks can access
414     a few TLS IR variables, each access will be lowered to a platform-specific
415     sequence.
417     This calling convention aims to minimize overhead in the caller by
418     preserving as many registers as possible (all the registers that are
419     perserved on the fast path, composed of the entry and exit blocks).
421     This calling convention behaves identical to the `C` calling convention on
422     how arguments and return values are passed, but it uses a different set of
423     caller/callee-saved registers.
425     Given that each platform has its own lowering sequence, hence its own set
426     of preserved registers, we can't use the existing `PreserveMost`.
428     - On X86-64 the callee preserves all general purpose registers, except for
429       RDI and RAX.
430 "``cc <n>``" - Numbered convention
431     Any calling convention may be specified by number, allowing
432     target-specific calling conventions to be used. Target specific
433     calling conventions start at 64.
435 More calling conventions can be added/defined on an as-needed basis, to
436 support Pascal conventions or any other well-known target-independent
437 convention.
439 .. _visibilitystyles:
441 Visibility Styles
442 -----------------
444 All Global Variables and Functions have one of the following visibility
445 styles:
447 "``default``" - Default style
448     On targets that use the ELF object file format, default visibility
449     means that the declaration is visible to other modules and, in
450     shared libraries, means that the declared entity may be overridden.
451     On Darwin, default visibility means that the declaration is visible
452     to other modules. Default visibility corresponds to "external
453     linkage" in the language.
454 "``hidden``" - Hidden style
455     Two declarations of an object with hidden visibility refer to the
456     same object if they are in the same shared object. Usually, hidden
457     visibility indicates that the symbol will not be placed into the
458     dynamic symbol table, so no other module (executable or shared
459     library) can reference it directly.
460 "``protected``" - Protected style
461     On ELF, protected visibility indicates that the symbol will be
462     placed in the dynamic symbol table, but that references within the
463     defining module will bind to the local symbol. That is, the symbol
464     cannot be overridden by another module.
466 A symbol with ``internal`` or ``private`` linkage must have ``default``
467 visibility.
469 .. _dllstorageclass:
471 DLL Storage Classes
472 -------------------
474 All Global Variables, Functions and Aliases can have one of the following
475 DLL storage class:
477 ``dllimport``
478     "``dllimport``" causes the compiler to reference a function or variable via
479     a global pointer to a pointer that is set up by the DLL exporting the
480     symbol. On Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by
481     combining ``__imp_`` and the function or variable name.
482 ``dllexport``
483     "``dllexport``" causes the compiler to provide a global pointer to a pointer
484     in a DLL, so that it can be referenced with the ``dllimport`` attribute. On
485     Microsoft Windows targets, the pointer name is formed by combining
486     ``__imp_`` and the function or variable name. Since this storage class
487     exists for defining a dll interface, the compiler, assembler and linker know
488     it is externally referenced and must refrain from deleting the symbol.
490 .. _tls_model:
492 Thread Local Storage Models
493 ---------------------------
495 A variable may be defined as ``thread_local``, which means that it will
496 not be shared by threads (each thread will have a separated copy of the
497 variable). Not all targets support thread-local variables. Optionally, a
498 TLS model may be specified:
500 ``localdynamic``
501     For variables that are only used within the current shared library.
502 ``initialexec``
503     For variables in modules that will not be loaded dynamically.
504 ``localexec``
505     For variables defined in the executable and only used within it.
507 If no explicit model is given, the "general dynamic" model is used.
509 The models correspond to the ELF TLS models; see `ELF Handling For
510 Thread-Local Storage <http://people.redhat.com/drepper/tls.pdf>`_ for
511 more information on under which circumstances the different models may
512 be used. The target may choose a different TLS model if the specified
513 model is not supported, or if a better choice of model can be made.
515 A model can also be specified in an alias, but then it only governs how
516 the alias is accessed. It will not have any effect in the aliasee.
518 For platforms without linker support of ELF TLS model, the -femulated-tls
519 flag can be used to generate GCC compatible emulated TLS code.
521 .. _namedtypes:
523 Structure Types
524 ---------------
526 LLVM IR allows you to specify both "identified" and "literal" :ref:`structure
527 types <t_struct>`. Literal types are uniqued structurally, but identified types
528 are never uniqued. An :ref:`opaque structural type <t_opaque>` can also be used
529 to forward declare a type that is not yet available.
531 An example of an identified structure specification is:
533 .. code-block:: llvm
535     %mytype = type { %mytype*, i32 }
537 Prior to the LLVM 3.0 release, identified types were structurally uniqued. Only
538 literal types are uniqued in recent versions of LLVM.
540 .. _globalvars:
542 Global Variables
543 ----------------
545 Global variables define regions of memory allocated at compilation time
546 instead of run-time.
548 Global variable definitions must be initialized.
550 Global variables in other translation units can also be declared, in which
551 case they don't have an initializer.
553 Either global variable definitions or declarations may have an explicit section
554 to be placed in and may have an optional explicit alignment specified.
556 A variable may be defined as a global ``constant``, which indicates that
557 the contents of the variable will **never** be modified (enabling better
558 optimization, allowing the global data to be placed in the read-only
559 section of an executable, etc). Note that variables that need runtime
560 initialization cannot be marked ``constant`` as there is a store to the
561 variable.
563 LLVM explicitly allows *declarations* of global variables to be marked
564 constant, even if the final definition of the global is not. This
565 capability can be used to enable slightly better optimization of the
566 program, but requires the language definition to guarantee that
567 optimizations based on the 'constantness' are valid for the translation
568 units that do not include the definition.
570 As SSA values, global variables define pointer values that are in scope
571 (i.e. they dominate) all basic blocks in the program. Global variables
572 always define a pointer to their "content" type because they describe a
573 region of memory, and all memory objects in LLVM are accessed through
574 pointers.
576 Global variables can be marked with ``unnamed_addr`` which indicates
577 that the address is not significant, only the content. Constants marked
578 like this can be merged with other constants if they have the same
579 initializer. Note that a constant with significant address *can* be
580 merged with a ``unnamed_addr`` constant, the result being a constant
581 whose address is significant.
583 A global variable may be declared to reside in a target-specific
584 numbered address space. For targets that support them, address spaces
585 may affect how optimizations are performed and/or what target
586 instructions are used to access the variable. The default address space
587 is zero. The address space qualifier must precede any other attributes.
589 LLVM allows an explicit section to be specified for globals. If the
590 target supports it, it will emit globals to the section specified.
591 Additionally, the global can placed in a comdat if the target has the necessary
592 support.
594 By default, global initializers are optimized by assuming that global
595 variables defined within the module are not modified from their
596 initial values before the start of the global initializer. This is
597 true even for variables potentially accessible from outside the
598 module, including those with external linkage or appearing in
599 ``@llvm.used`` or dllexported variables. This assumption may be suppressed
600 by marking the variable with ``externally_initialized``.
602 An explicit alignment may be specified for a global, which must be a
603 power of 2. If not present, or if the alignment is set to zero, the
604 alignment of the global is set by the target to whatever it feels
605 convenient. If an explicit alignment is specified, the global is forced
606 to have exactly that alignment. Targets and optimizers are not allowed
607 to over-align the global if the global has an assigned section. In this
608 case, the extra alignment could be observable: for example, code could
609 assume that the globals are densely packed in their section and try to
610 iterate over them as an array, alignment padding would break this
611 iteration. The maximum alignment is ``1 << 29``.
613 Globals can also have a :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`.
615 Variables and aliases can have a
616 :ref:`Thread Local Storage Model <tls_model>`.
618 Syntax::
620     [@<GlobalVarName> =] [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal]
621                          [unnamed_addr] [AddrSpace] [ExternallyInitialized]
622                          <global | constant> <Type> [<InitializerConstant>]
623                          [, section "name"] [, comdat [($name)]]
624                          [, align <Alignment>]
626 For example, the following defines a global in a numbered address space
627 with an initializer, section, and alignment:
629 .. code-block:: llvm
631     @G = addrspace(5) constant float 1.0, section "foo", align 4
633 The following example just declares a global variable
635 .. code-block:: llvm
637    @G = external global i32
639 The following example defines a thread-local global with the
640 ``initialexec`` TLS model:
642 .. code-block:: llvm
644     @G = thread_local(initialexec) global i32 0, align 4
646 .. _functionstructure:
648 Functions
649 ---------
651 LLVM function definitions consist of the "``define``" keyword, an
652 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
653 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
654 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
655 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
656 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
657 name, a (possibly empty) argument list (each with optional :ref:`parameter
658 attributes <paramattrs>`), optional :ref:`function attributes <fnattrs>`,
659 an optional section, an optional alignment,
660 an optional :ref:`comdat <langref_comdats>`,
661 an optional :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
662 an optional :ref:`prologue <prologuedata>`,
663 an optional :ref:`personality <personalityfn>`,
664 an optional list of attached :ref:`metadata <metadata>`,
665 an opening curly brace, a list of basic blocks, and a closing curly brace.
667 LLVM function declarations consist of the "``declare``" keyword, an
668 optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional :ref:`visibility
669 style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class <dllstorageclass>`,
670 an optional :ref:`calling convention <callingconv>`,
671 an optional ``unnamed_addr`` attribute, a return type, an optional
672 :ref:`parameter attribute <paramattrs>` for the return type, a function
673 name, a possibly empty list of arguments, an optional alignment, an optional
674 :ref:`garbage collector name <gc>`, an optional :ref:`prefix <prefixdata>`,
675 and an optional :ref:`prologue <prologuedata>`.
677 A function definition contains a list of basic blocks, forming the CFG (Control
678 Flow Graph) for the function. Each basic block may optionally start with a label
679 (giving the basic block a symbol table entry), contains a list of instructions,
680 and ends with a :ref:`terminator <terminators>` instruction (such as a branch or
681 function return). If an explicit label is not provided, a block is assigned an
682 implicit numbered label, using the next value from the same counter as used for
683 unnamed temporaries (:ref:`see above<identifiers>`). For example, if a function
684 entry block does not have an explicit label, it will be assigned label "%0",
685 then the first unnamed temporary in that block will be "%1", etc.
687 The first basic block in a function is special in two ways: it is
688 immediately executed on entrance to the function, and it is not allowed
689 to have predecessor basic blocks (i.e. there can not be any branches to
690 the entry block of a function). Because the block can have no
691 predecessors, it also cannot have any :ref:`PHI nodes <i_phi>`.
693 LLVM allows an explicit section to be specified for functions. If the
694 target supports it, it will emit functions to the section specified.
695 Additionally, the function can be placed in a COMDAT.
697 An explicit alignment may be specified for a function. If not present,
698 or if the alignment is set to zero, the alignment of the function is set
699 by the target to whatever it feels convenient. If an explicit alignment
700 is specified, the function is forced to have at least that much
701 alignment. All alignments must be a power of 2.
703 If the ``unnamed_addr`` attribute is given, the address is known to not
704 be significant and two identical functions can be merged.
706 Syntax::
708     define [linkage] [visibility] [DLLStorageClass]
709            [cconv] [ret attrs]
710            <ResultType> @<FunctionName> ([argument list])
711            [unnamed_addr] [fn Attrs] [section "name"] [comdat [($name)]]
712            [align N] [gc] [prefix Constant] [prologue Constant]
713            [personality Constant] (!name !N)* { ... }
715 The argument list is a comma separated sequence of arguments where each
716 argument is of the following form:
718 Syntax::
720    <type> [parameter Attrs] [name]
723 .. _langref_aliases:
725 Aliases
726 -------
728 Aliases, unlike function or variables, don't create any new data. They
729 are just a new symbol and metadata for an existing position.
731 Aliases have a name and an aliasee that is either a global value or a
732 constant expression.
734 Aliases may have an optional :ref:`linkage type <linkage>`, an optional
735 :ref:`visibility style <visibility>`, an optional :ref:`DLL storage class
736 <dllstorageclass>` and an optional :ref:`tls model <tls_model>`.
738 Syntax::
740     @<Name> = [Linkage] [Visibility] [DLLStorageClass] [ThreadLocal] [unnamed_addr] alias <AliaseeTy>, <AliaseeTy>* @<Aliasee>
742 The linkage must be one of ``private``, ``internal``, ``linkonce``, ``weak``,
743 ``linkonce_odr``, ``weak_odr``, ``external``. Note that some system linkers
744 might not correctly handle dropping a weak symbol that is aliased.
746 Aliases that are not ``unnamed_addr`` are guaranteed to have the same address as
747 the aliasee expression. ``unnamed_addr`` ones are only guaranteed to point
748 to the same content.
750 Since aliases are only a second name, some restrictions apply, of which
751 some can only be checked when producing an object file:
753 * The expression defining the aliasee must be computable at assembly
754   time. Since it is just a name, no relocations can be used.
756 * No alias in the expression can be weak as the possibility of the
757   intermediate alias being overridden cannot be represented in an
758   object file.
760 * No global value in the expression can be a declaration, since that
761   would require a relocation, which is not possible.
763 .. _langref_comdats:
765 Comdats
766 -------
768 Comdat IR provides access to COFF and ELF object file COMDAT functionality.
770 Comdats have a name which represents the COMDAT key. All global objects that
771 specify this key will only end up in the final object file if the linker chooses
772 that key over some other key. Aliases are placed in the same COMDAT that their
773 aliasee computes to, if any.
775 Comdats have a selection kind to provide input on how the linker should
776 choose between keys in two different object files.
778 Syntax::
780     $<Name> = comdat SelectionKind
782 The selection kind must be one of the following:
784 ``any``
785     The linker may choose any COMDAT key, the choice is arbitrary.
786 ``exactmatch``
787     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
788     same data.
789 ``largest``
790     The linker will choose the section containing the largest COMDAT key.
791 ``noduplicates``
792     The linker requires that only section with this COMDAT key exist.
793 ``samesize``
794     The linker may choose any COMDAT key but the sections must contain the
795     same amount of data.
797 Note that the Mach-O platform doesn't support COMDATs and ELF only supports
798 ``any`` as a selection kind.
800 Here is an example of a COMDAT group where a function will only be selected if
801 the COMDAT key's section is the largest:
803 .. code-block:: llvm
805    $foo = comdat largest
806    @foo = global i32 2, comdat($foo)
808    define void @bar() comdat($foo) {
809      ret void
810    }
812 As a syntactic sugar the ``$name`` can be omitted if the name is the same as
813 the global name:
815 .. code-block:: llvm
817   $foo = comdat any
818   @foo = global i32 2, comdat
821 In a COFF object file, this will create a COMDAT section with selection kind
822 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_LARGEST`` containing the contents of the ``@foo`` symbol
823 and another COMDAT section with selection kind
824 ``IMAGE_COMDAT_SELECT_ASSOCIATIVE`` which is associated with the first COMDAT
825 section and contains the contents of the ``@bar`` symbol.
827 There are some restrictions on the properties of the global object.
828 It, or an alias to it, must have the same name as the COMDAT group when
829 targeting COFF.
830 The contents and size of this object may be used during link-time to determine
831 which COMDAT groups get selected depending on the selection kind.
832 Because the name of the object must match the name of the COMDAT group, the
833 linkage of the global object must not be local; local symbols can get renamed
834 if a collision occurs in the symbol table.
836 The combined use of COMDATS and section attributes may yield surprising results.
837 For example:
839 .. code-block:: llvm
841    $foo = comdat any
842    $bar = comdat any
843    @g1 = global i32 42, section "sec", comdat($foo)
844    @g2 = global i32 42, section "sec", comdat($bar)
846 From the object file perspective, this requires the creation of two sections
847 with the same name. This is necessary because both globals belong to different
848 COMDAT groups and COMDATs, at the object file level, are represented by
849 sections.
851 Note that certain IR constructs like global variables and functions may
852 create COMDATs in the object file in addition to any which are specified using
853 COMDAT IR. This arises when the code generator is configured to emit globals
854 in individual sections (e.g. when `-data-sections` or `-function-sections`
855 is supplied to `llc`).
857 .. _namedmetadatastructure:
859 Named Metadata
860 --------------
862 Named metadata is a collection of metadata. :ref:`Metadata
863 nodes <metadata>` (but not metadata strings) are the only valid
864 operands for a named metadata.
866 #. Named metadata are represented as a string of characters with the
867    metadata prefix. The rules for metadata names are the same as for
868    identifiers, but quoted names are not allowed. ``"\xx"`` type escapes
869    are still valid, which allows any character to be part of a name.
871 Syntax::
873     ; Some unnamed metadata nodes, which are referenced by the named metadata.
874     !0 = !{!"zero"}
875     !1 = !{!"one"}
876     !2 = !{!"two"}
877     ; A named metadata.
878     !name = !{!0, !1, !2}
880 .. _paramattrs:
882 Parameter Attributes
883 --------------------
885 The return type and each parameter of a function type may have a set of
886 *parameter attributes* associated with them. Parameter attributes are
887 used to communicate additional information about the result or
888 parameters of a function. Parameter attributes are considered to be part
889 of the function, not of the function type, so functions with different
890 parameter attributes can have the same function type.
892 Parameter attributes are simple keywords that follow the type specified.
893 If multiple parameter attributes are needed, they are space separated.
894 For example:
896 .. code-block:: llvm
898     declare i32 @printf(i8* noalias nocapture, ...)
899     declare i32 @atoi(i8 zeroext)
900     declare signext i8 @returns_signed_char()
902 Note that any attributes for the function result (``nounwind``,
903 ``readonly``) come immediately after the argument list.
905 Currently, only the following parameter attributes are defined:
907 ``zeroext``
908     This indicates to the code generator that the parameter or return
909     value should be zero-extended to the extent required by the target's
910     ABI by the caller (for a parameter) or the callee (for a return value).
911 ``signext``
912     This indicates to the code generator that the parameter or return
913     value should be sign-extended to the extent required by the target's
914     ABI (which is usually 32-bits) by the caller (for a parameter) or
915     the callee (for a return value).
916 ``inreg``
917     This indicates that this parameter or return value should be treated
918     in a special target-dependent fashion while emitting code for
919     a function call or return (usually, by putting it in a register as
920     opposed to memory, though some targets use it to distinguish between
921     two different kinds of registers). Use of this attribute is
922     target-specific.
923 ``byval``
924     This indicates that the pointer parameter should really be passed by
925     value to the function. The attribute implies that a hidden copy of
926     the pointee is made between the caller and the callee, so the callee
927     is unable to modify the value in the caller. This attribute is only
928     valid on LLVM pointer arguments. It is generally used to pass
929     structs and arrays by value, but is also valid on pointers to
930     scalars. The copy is considered to belong to the caller not the
931     callee (for example, ``readonly`` functions should not write to
932     ``byval`` parameters). This is not a valid attribute for return
933     values.
935     The byval attribute also supports specifying an alignment with the
936     align attribute. It indicates the alignment of the stack slot to
937     form and the known alignment of the pointer specified to the call
938     site. If the alignment is not specified, then the code generator
939     makes a target-specific assumption.
941 .. _attr_inalloca:
943 ``inalloca``
945     The ``inalloca`` argument attribute allows the caller to take the
946     address of outgoing stack arguments. An ``inalloca`` argument must
947     be a pointer to stack memory produced by an ``alloca`` instruction.
948     The alloca, or argument allocation, must also be tagged with the
949     inalloca keyword. Only the last argument may have the ``inalloca``
950     attribute, and that argument is guaranteed to be passed in memory.
952     An argument allocation may be used by a call at most once because
953     the call may deallocate it. The ``inalloca`` attribute cannot be
954     used in conjunction with other attributes that affect argument
955     storage, like ``inreg``, ``nest``, ``sret``, or ``byval``. The
956     ``inalloca`` attribute also disables LLVM's implicit lowering of
957     large aggregate return values, which means that frontend authors
958     must lower them with ``sret`` pointers.
960     When the call site is reached, the argument allocation must have
961     been the most recent stack allocation that is still live, or the
962     results are undefined. It is possible to allocate additional stack
963     space after an argument allocation and before its call site, but it
964     must be cleared off with :ref:`llvm.stackrestore
965     <int_stackrestore>`.
967     See :doc:`InAlloca` for more information on how to use this
968     attribute.
970 ``sret``
971     This indicates that the pointer parameter specifies the address of a
972     structure that is the return value of the function in the source
973     program. This pointer must be guaranteed by the caller to be valid:
974     loads and stores to the structure may be assumed by the callee
975     not to trap and to be properly aligned. This may only be applied to
976     the first parameter. This is not a valid attribute for return
977     values.
979 ``align <n>``
980     This indicates that the pointer value may be assumed by the optimizer to
981     have the specified alignment.
983     Note that this attribute has additional semantics when combined with the
984     ``byval`` attribute.
986 .. _noalias:
988 ``noalias``
989     This indicates that objects accessed via pointer values
990     :ref:`based <pointeraliasing>` on the argument or return value are not also
991     accessed, during the execution of the function, via pointer values not
992     *based* on the argument or return value. The attribute on a return value
993     also has additional semantics described below. The caller shares the
994     responsibility with the callee for ensuring that these requirements are met.
995     For further details, please see the discussion of the NoAlias response in
996     :ref:`alias analysis <Must, May, or No>`.
998     Note that this definition of ``noalias`` is intentionally similar
999     to the definition of ``restrict`` in C99 for function arguments.
1001     For function return values, C99's ``restrict`` is not meaningful,
1002     while LLVM's ``noalias`` is. Furthermore, the semantics of the ``noalias``
1003     attribute on return values are stronger than the semantics of the attribute
1004     when used on function arguments. On function return values, the ``noalias``
1005     attribute indicates that the function acts like a system memory allocation
1006     function, returning a pointer to allocated storage disjoint from the
1007     storage for any other object accessible to the caller.
1009 ``nocapture``
1010     This indicates that the callee does not make any copies of the
1011     pointer that outlive the callee itself. This is not a valid
1012     attribute for return values.
1014 .. _nest:
1016 ``nest``
1017     This indicates that the pointer parameter can be excised using the
1018     :ref:`trampoline intrinsics <int_trampoline>`. This is not a valid
1019     attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1021 ``returned``
1022     This indicates that the function always returns the argument as its return
1023     value. This is an optimization hint to the code generator when generating
1024     the caller, allowing tail call optimization and omission of register saves
1025     and restores in some cases; it is not checked or enforced when generating
1026     the callee. The parameter and the function return type must be valid
1027     operands for the :ref:`bitcast instruction <i_bitcast>`. This is not a
1028     valid attribute for return values and can only be applied to one parameter.
1030 ``nonnull``
1031     This indicates that the parameter or return pointer is not null. This
1032     attribute may only be applied to pointer typed parameters. This is not
1033     checked or enforced by LLVM, the caller must ensure that the pointer
1034     passed in is non-null, or the callee must ensure that the returned pointer
1035     is non-null.
1037 ``dereferenceable(<n>)``
1038     This indicates that the parameter or return pointer is dereferenceable. This
1039     attribute may only be applied to pointer typed parameters. A pointer that
1040     is dereferenceable can be loaded from speculatively without a risk of
1041     trapping. The number of bytes known to be dereferenceable must be provided
1042     in parentheses. It is legal for the number of bytes to be less than the
1043     size of the pointee type. The ``nonnull`` attribute does not imply
1044     dereferenceability (consider a pointer to one element past the end of an
1045     array), however ``dereferenceable(<n>)`` does imply ``nonnull`` in
1046     ``addrspace(0)`` (which is the default address space).
1048 ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1049     This indicates that the parameter or return value isn't both
1050     non-null and non-dereferenceable (up to ``<n>`` bytes) at the same
1051     time. All non-null pointers tagged with
1052     ``dereferenceable_or_null(<n>)`` are ``dereferenceable(<n>)``.
1053     For address space 0 ``dereferenceable_or_null(<n>)`` implies that
1054     a pointer is exactly one of ``dereferenceable(<n>)`` or ``null``,
1055     and in other address spaces ``dereferenceable_or_null(<n>)``
1056     implies that a pointer is at least one of ``dereferenceable(<n>)``
1057     or ``null`` (i.e. it may be both ``null`` and
1058     ``dereferenceable(<n>)``). This attribute may only be applied to
1059     pointer typed parameters.
1061 .. _gc:
1063 Garbage Collector Strategy Names
1064 --------------------------------
1066 Each function may specify a garbage collector strategy name, which is simply a
1067 string:
1069 .. code-block:: llvm
1071     define void @f() gc "name" { ... }
1073 The supported values of *name* includes those :ref:`built in to LLVM
1074 <builtin-gc-strategies>` and any provided by loaded plugins. Specifying a GC
1075 strategy will cause the compiler to alter its output in order to support the
1076 named garbage collection algorithm. Note that LLVM itself does not contain a
1077 garbage collector, this functionality is restricted to generating machine code
1078 which can interoperate with a collector provided externally.
1080 .. _prefixdata:
1082 Prefix Data
1083 -----------
1085 Prefix data is data associated with a function which the code
1086 generator will emit immediately before the function's entrypoint.
1087 The purpose of this feature is to allow frontends to associate
1088 language-specific runtime metadata with specific functions and make it
1089 available through the function pointer while still allowing the
1090 function pointer to be called.
1092 To access the data for a given function, a program may bitcast the
1093 function pointer to a pointer to the constant's type and dereference
1094 index -1. This implies that the IR symbol points just past the end of
1095 the prefix data. For instance, take the example of a function annotated
1096 with a single ``i32``,
1098 .. code-block:: llvm
1100     define void @f() prefix i32 123 { ... }
1102 The prefix data can be referenced as,
1104 .. code-block:: llvm
1106     %0 = bitcast void* () @f to i32*
1107     %a = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i32 -1
1108     %b = load i32, i32* %a
1110 Prefix data is laid out as if it were an initializer for a global variable
1111 of the prefix data's type. The function will be placed such that the
1112 beginning of the prefix data is aligned. This means that if the size
1113 of the prefix data is not a multiple of the alignment size, the
1114 function's entrypoint will not be aligned. If alignment of the
1115 function's entrypoint is desired, padding must be added to the prefix
1116 data.
1118 A function may have prefix data but no body. This has similar semantics
1119 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1120 optimizers but will not be emitted in the object file.
1122 .. _prologuedata:
1124 Prologue Data
1125 -------------
1127 The ``prologue`` attribute allows arbitrary code (encoded as bytes) to
1128 be inserted prior to the function body. This can be used for enabling
1129 function hot-patching and instrumentation.
1131 To maintain the semantics of ordinary function calls, the prologue data must
1132 have a particular format. Specifically, it must begin with a sequence of
1133 bytes which decode to a sequence of machine instructions, valid for the
1134 module's target, which transfer control to the point immediately succeeding
1135 the prologue data, without performing any other visible action. This allows
1136 the inliner and other passes to reason about the semantics of the function
1137 definition without needing to reason about the prologue data. Obviously this
1138 makes the format of the prologue data highly target dependent.
1140 A trivial example of valid prologue data for the x86 architecture is ``i8 144``,
1141 which encodes the ``nop`` instruction:
1143 .. code-block:: llvm
1145     define void @f() prologue i8 144 { ... }
1147 Generally prologue data can be formed by encoding a relative branch instruction
1148 which skips the metadata, as in this example of valid prologue data for the
1149 x86_64 architecture, where the first two bytes encode ``jmp .+10``:
1151 .. code-block:: llvm
1153     %0 = type <{ i8, i8, i8* }>
1155     define void @f() prologue %0 <{ i8 235, i8 8, i8* @md}> { ... }
1157 A function may have prologue data but no body. This has similar semantics
1158 to the ``available_externally`` linkage in that the data may be used by the
1159 optimizers but will not be emitted in the object file.
1161 .. _personalityfn:
1163 Personality Function
1164 --------------------
1166 The ``personality`` attribute permits functions to specify what function
1167 to use for exception handling.
1169 .. _attrgrp:
1171 Attribute Groups
1172 ----------------
1174 Attribute groups are groups of attributes that are referenced by objects within
1175 the IR. They are important for keeping ``.ll`` files readable, because a lot of
1176 functions will use the same set of attributes. In the degenerative case of a
1177 ``.ll`` file that corresponds to a single ``.c`` file, the single attribute
1178 group will capture the important command line flags used to build that file.
1180 An attribute group is a module-level object. To use an attribute group, an
1181 object references the attribute group's ID (e.g. ``#37``). An object may refer
1182 to more than one attribute group. In that situation, the attributes from the
1183 different groups are merged.
1185 Here is an example of attribute groups for a function that should always be
1186 inlined, has a stack alignment of 4, and which shouldn't use SSE instructions:
1188 .. code-block:: llvm
1190    ; Target-independent attributes:
1191    attributes #0 = { alwaysinline alignstack=4 }
1193    ; Target-dependent attributes:
1194    attributes #1 = { "no-sse" }
1196    ; Function @f has attributes: alwaysinline, alignstack=4, and "no-sse".
1197    define void @f() #0 #1 { ... }
1199 .. _fnattrs:
1201 Function Attributes
1202 -------------------
1204 Function attributes are set to communicate additional information about
1205 a function. Function attributes are considered to be part of the
1206 function, not of the function type, so functions with different function
1207 attributes can have the same function type.
1209 Function attributes are simple keywords that follow the type specified.
1210 If multiple attributes are needed, they are space separated. For
1211 example:
1213 .. code-block:: llvm
1215     define void @f() noinline { ... }
1216     define void @f() alwaysinline { ... }
1217     define void @f() alwaysinline optsize { ... }
1218     define void @f() optsize { ... }
1220 ``alignstack(<n>)``
1221     This attribute indicates that, when emitting the prologue and
1222     epilogue, the backend should forcibly align the stack pointer.
1223     Specify the desired alignment, which must be a power of two, in
1224     parentheses.
1225 ``alwaysinline``
1226     This attribute indicates that the inliner should attempt to inline
1227     this function into callers whenever possible, ignoring any active
1228     inlining size threshold for this caller.
1229 ``builtin``
1230     This indicates that the callee function at a call site should be
1231     recognized as a built-in function, even though the function's declaration
1232     uses the ``nobuiltin`` attribute. This is only valid at call sites for
1233     direct calls to functions that are declared with the ``nobuiltin``
1234     attribute.
1235 ``cold``
1236     This attribute indicates that this function is rarely called. When
1237     computing edge weights, basic blocks post-dominated by a cold
1238     function call are also considered to be cold; and, thus, given low
1239     weight.
1240 ``convergent``
1241     In some parallel execution models, there exist operations that cannot be
1242     made control-dependent on any additional values.  We call such operations
1243     ``convergent``, and mark them with this attribute.
1245     The ``convergent`` attribute may appear on functions or call/invoke
1246     instructions.  When it appears on a function, it indicates that calls to
1247     this function should not be made control-dependent on additional values.
1248     For example, the intrinsic ``llvm.cuda.syncthreads`` is ``convergent``, so
1249     calls to this intrinsic cannot be made control-dependent on additional
1250     values.
1252     When it appears on a call/invoke, the ``convergent`` attribute indicates
1253     that we should treat the call as though we're calling a convergent
1254     function.  This is particularly useful on indirect calls; without this we
1255     may treat such calls as though the target is non-convergent.
1257     The optimizer may remove the ``convergent`` attribute on functions when it
1258     can prove that the function does not execute any convergent operations.
1259     Similarly, the optimizer may remove ``convergent`` on calls/invokes when it
1260     can prove that the call/invoke cannot call a convergent function.
1261 ``inaccessiblememonly``
1262     This attribute indicates that the function may only access memory that
1263     is not accessible by the module being compiled. This is a weaker form
1264     of ``readnone``.
1265 ``inaccessiblemem_or_argmemonly``
1266     This attribute indicates that the function may only access memory that is
1267     either not accessible by the module being compiled, or is pointed to
1268     by its pointer arguments. This is a weaker form of  ``argmemonly``
1269 ``inlinehint``
1270     This attribute indicates that the source code contained a hint that
1271     inlining this function is desirable (such as the "inline" keyword in
1272     C/C++). It is just a hint; it imposes no requirements on the
1273     inliner.
1274 ``jumptable``
1275     This attribute indicates that the function should be added to a
1276     jump-instruction table at code-generation time, and that all address-taken
1277     references to this function should be replaced with a reference to the
1278     appropriate jump-instruction-table function pointer. Note that this creates
1279     a new pointer for the original function, which means that code that depends
1280     on function-pointer identity can break. So, any function annotated with
1281     ``jumptable`` must also be ``unnamed_addr``.
1282 ``minsize``
1283     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1284     passes make choices that keep the code size of this function as small
1285     as possible and perform optimizations that may sacrifice runtime
1286     performance in order to minimize the size of the generated code.
1287 ``naked``
1288     This attribute disables prologue / epilogue emission for the
1289     function. This can have very system-specific consequences.
1290 ``nobuiltin``
1291     This indicates that the callee function at a call site is not recognized as
1292     a built-in function. LLVM will retain the original call and not replace it
1293     with equivalent code based on the semantics of the built-in function, unless
1294     the call site uses the ``builtin`` attribute. This is valid at call sites
1295     and on function declarations and definitions.
1296 ``noduplicate``
1297     This attribute indicates that calls to the function cannot be
1298     duplicated. A call to a ``noduplicate`` function may be moved
1299     within its parent function, but may not be duplicated within
1300     its parent function.
1302     A function containing a ``noduplicate`` call may still
1303     be an inlining candidate, provided that the call is not
1304     duplicated by inlining. That implies that the function has
1305     internal linkage and only has one call site, so the original
1306     call is dead after inlining.
1307 ``noimplicitfloat``
1308     This attributes disables implicit floating point instructions.
1309 ``noinline``
1310     This attribute indicates that the inliner should never inline this
1311     function in any situation. This attribute may not be used together
1312     with the ``alwaysinline`` attribute.
1313 ``nonlazybind``
1314     This attribute suppresses lazy symbol binding for the function. This
1315     may make calls to the function faster, at the cost of extra program
1316     startup time if the function is not called during program startup.
1317 ``noredzone``
1318     This attribute indicates that the code generator should not use a
1319     red zone, even if the target-specific ABI normally permits it.
1320 ``noreturn``
1321     This function attribute indicates that the function never returns
1322     normally. This produces undefined behavior at runtime if the
1323     function ever does dynamically return.
1324 ``norecurse``
1325     This function attribute indicates that the function does not call itself
1326     either directly or indirectly down any possible call path. This produces
1327     undefined behavior at runtime if the function ever does recurse.
1328 ``nounwind``
1329     This function attribute indicates that the function never raises an
1330     exception. If the function does raise an exception, its runtime
1331     behavior is undefined. However, functions marked nounwind may still
1332     trap or generate asynchronous exceptions. Exception handling schemes
1333     that are recognized by LLVM to handle asynchronous exceptions, such
1334     as SEH, will still provide their implementation defined semantics.
1335 ``optnone``
1336     This function attribute indicates that most optimization passes will skip
1337     this function, with the exception of interprocedural optimization passes.
1338     Code generation defaults to the "fast" instruction selector.
1339     This attribute cannot be used together with the ``alwaysinline``
1340     attribute; this attribute is also incompatible
1341     with the ``minsize`` attribute and the ``optsize`` attribute.
1343     This attribute requires the ``noinline`` attribute to be specified on
1344     the function as well, so the function is never inlined into any caller.
1345     Only functions with the ``alwaysinline`` attribute are valid
1346     candidates for inlining into the body of this function.
1347 ``optsize``
1348     This attribute suggests that optimization passes and code generator
1349     passes make choices that keep the code size of this function low,
1350     and otherwise do optimizations specifically to reduce code size as
1351     long as they do not significantly impact runtime performance.
1352 ``readnone``
1353     On a function, this attribute indicates that the function computes its
1354     result (or decides to unwind an exception) based strictly on its arguments,
1355     without dereferencing any pointer arguments or otherwise accessing
1356     any mutable state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1357     caller functions. It does not write through any pointer arguments
1358     (including ``byval`` arguments) and never changes any state visible
1359     to callers. This means that it cannot unwind exceptions by calling
1360     the ``C++`` exception throwing methods.
1362     On an argument, this attribute indicates that the function does not
1363     dereference that pointer argument, even though it may read or write the
1364     memory that the pointer points to if accessed through other pointers.
1365 ``readonly``
1366     On a function, this attribute indicates that the function does not write
1367     through any pointer arguments (including ``byval`` arguments) or otherwise
1368     modify any state (e.g. memory, control registers, etc) visible to
1369     caller functions. It may dereference pointer arguments and read
1370     state that may be set in the caller. A readonly function always
1371     returns the same value (or unwinds an exception identically) when
1372     called with the same set of arguments and global state. It cannot
1373     unwind an exception by calling the ``C++`` exception throwing
1374     methods.
1376     On an argument, this attribute indicates that the function does not write
1377     through this pointer argument, even though it may write to the memory that
1378     the pointer points to.
1379 ``argmemonly``
1380     This attribute indicates that the only memory accesses inside function are
1381     loads and stores from objects pointed to by its pointer-typed arguments,
1382     with arbitrary offsets. Or in other words, all memory operations in the
1383     function can refer to memory only using pointers based on its function
1384     arguments.
1385     Note that ``argmemonly`` can be used together with ``readonly`` attribute
1386     in order to specify that function reads only from its arguments.
1387 ``returns_twice``
1388     This attribute indicates that this function can return twice. The C
1389     ``setjmp`` is an example of such a function. The compiler disables
1390     some optimizations (like tail calls) in the caller of these
1391     functions.
1392 ``safestack``
1393     This attribute indicates that
1394     `SafeStack <http://clang.llvm.org/docs/SafeStack.html>`_
1395     protection is enabled for this function.
1397     If a function that has a ``safestack`` attribute is inlined into a
1398     function that doesn't have a ``safestack`` attribute or which has an
1399     ``ssp``, ``sspstrong`` or ``sspreq`` attribute, then the resulting
1400     function will have a ``safestack`` attribute.
1401 ``sanitize_address``
1402     This attribute indicates that AddressSanitizer checks
1403     (dynamic address safety analysis) are enabled for this function.
1404 ``sanitize_memory``
1405     This attribute indicates that MemorySanitizer checks (dynamic detection
1406     of accesses to uninitialized memory) are enabled for this function.
1407 ``sanitize_thread``
1408     This attribute indicates that ThreadSanitizer checks
1409     (dynamic thread safety analysis) are enabled for this function.
1410 ``ssp``
1411     This attribute indicates that the function should emit a stack
1412     smashing protector. It is in the form of a "canary" --- a random value
1413     placed on the stack before the local variables that's checked upon
1414     return from the function to see if it has been overwritten. A
1415     heuristic is used to determine if a function needs stack protectors
1416     or not. The heuristic used will enable protectors for functions with:
1418     - Character arrays larger than ``ssp-buffer-size`` (default 8).
1419     - Aggregates containing character arrays larger than ``ssp-buffer-size``.
1420     - Calls to alloca() with variable sizes or constant sizes greater than
1421       ``ssp-buffer-size``.
1423     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1424     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1426     If a function that has an ``ssp`` attribute is inlined into a
1427     function that doesn't have an ``ssp`` attribute, then the resulting
1428     function will have an ``ssp`` attribute.
1429 ``sspreq``
1430     This attribute indicates that the function should *always* emit a
1431     stack smashing protector. This overrides the ``ssp`` function
1432     attribute.
1434     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1435     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1436     The specific layout rules are:
1438     #. Large arrays and structures containing large arrays
1439        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1440     #. Small arrays and structures containing small arrays
1441        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1442     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1443        protector.
1445     If a function that has an ``sspreq`` attribute is inlined into a
1446     function that doesn't have an ``sspreq`` attribute or which has an
1447     ``ssp`` or ``sspstrong`` attribute, then the resulting function will have
1448     an ``sspreq`` attribute.
1449 ``sspstrong``
1450     This attribute indicates that the function should emit a stack smashing
1451     protector. This attribute causes a strong heuristic to be used when
1452     determining if a function needs stack protectors. The strong heuristic
1453     will enable protectors for functions with:
1455     - Arrays of any size and type
1456     - Aggregates containing an array of any size and type.
1457     - Calls to alloca().
1458     - Local variables that have had their address taken.
1460     Variables that are identified as requiring a protector will be arranged
1461     on the stack such that they are adjacent to the stack protector guard.
1462     The specific layout rules are:
1464     #. Large arrays and structures containing large arrays
1465        (``>= ssp-buffer-size``) are closest to the stack protector.
1466     #. Small arrays and structures containing small arrays
1467        (``< ssp-buffer-size``) are 2nd closest to the protector.
1468     #. Variables that have had their address taken are 3rd closest to the
1469        protector.
1471     This overrides the ``ssp`` function attribute.
1473     If a function that has an ``sspstrong`` attribute is inlined into a
1474     function that doesn't have an ``sspstrong`` attribute, then the
1475     resulting function will have an ``sspstrong`` attribute.
1476 ``"thunk"``
1477     This attribute indicates that the function will delegate to some other
1478     function with a tail call. The prototype of a thunk should not be used for
1479     optimization purposes. The caller is expected to cast the thunk prototype to
1480     match the thunk target prototype.
1481 ``uwtable``
1482     This attribute indicates that the ABI being targeted requires that
1483     an unwind table entry be produced for this function even if we can
1484     show that no exceptions passes by it. This is normally the case for
1485     the ELF x86-64 abi, but it can be disabled for some compilation
1486     units.
1489 .. _opbundles:
1491 Operand Bundles
1492 ---------------
1494 Note: operand bundles are a work in progress, and they should be
1495 considered experimental at this time.
1497 Operand bundles are tagged sets of SSA values that can be associated
1498 with certain LLVM instructions (currently only ``call`` s and
1499 ``invoke`` s).  In a way they are like metadata, but dropping them is
1500 incorrect and will change program semantics.
1502 Syntax::
1504     operand bundle set ::= '[' operand bundle (, operand bundle )* ']'
1505     operand bundle ::= tag '(' [ bundle operand ] (, bundle operand )* ')'
1506     bundle operand ::= SSA value
1507     tag ::= string constant
1509 Operand bundles are **not** part of a function's signature, and a
1510 given function may be called from multiple places with different kinds
1511 of operand bundles.  This reflects the fact that the operand bundles
1512 are conceptually a part of the ``call`` (or ``invoke``), not the
1513 callee being dispatched to.
1515 Operand bundles are a generic mechanism intended to support
1516 runtime-introspection-like functionality for managed languages.  While
1517 the exact semantics of an operand bundle depend on the bundle tag,
1518 there are certain limitations to how much the presence of an operand
1519 bundle can influence the semantics of a program.  These restrictions
1520 are described as the semantics of an "unknown" operand bundle.  As
1521 long as the behavior of an operand bundle is describable within these
1522 restrictions, LLVM does not need to have special knowledge of the
1523 operand bundle to not miscompile programs containing it.
1525 - The bundle operands for an unknown operand bundle escape in unknown
1526   ways before control is transferred to the callee or invokee.
1527 - Calls and invokes with operand bundles have unknown read / write
1528   effect on the heap on entry and exit (even if the call target is
1529   ``readnone`` or ``readonly``), unless they're overridden with
1530   callsite specific attributes.
1531 - An operand bundle at a call site cannot change the implementation
1532   of the called function.  Inter-procedural optimizations work as
1533   usual as long as they take into account the first two properties.
1535 More specific types of operand bundles are described below.
1537 .. _deopt_opbundles:
1539 Deoptimization Operand Bundles
1540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1542 Deoptimization operand bundles are characterized by the ``"deopt"``
1543 operand bundle tag.  These operand bundles represent an alternate
1544 "safe" continuation for the call site they're attached to, and can be
1545 used by a suitable runtime to deoptimize the compiled frame at the
1546 specified call site.  There can be at most one ``"deopt"`` operand
1547 bundle attached to a call site.  Exact details of deoptimization is
1548 out of scope for the language reference, but it usually involves
1549 rewriting a compiled frame into a set of interpreted frames.
1551 From the compiler's perspective, deoptimization operand bundles make
1552 the call sites they're attached to at least ``readonly``.  They read
1553 through all of their pointer typed operands (even if they're not
1554 otherwise escaped) and the entire visible heap.  Deoptimization
1555 operand bundles do not capture their operands except during
1556 deoptimization, in which case control will not be returned to the
1557 compiled frame.
1559 The inliner knows how to inline through calls that have deoptimization
1560 operand bundles.  Just like inlining through a normal call site
1561 involves composing the normal and exceptional continuations, inlining
1562 through a call site with a deoptimization operand bundle needs to
1563 appropriately compose the "safe" deoptimization continuation.  The
1564 inliner does this by prepending the parent's deoptimization
1565 continuation to every deoptimization continuation in the inlined body.
1566 E.g. inlining ``@f`` into ``@g`` in the following example
1568 .. code-block:: llvm
1570     define void @f() {
1571       call void @x()  ;; no deopt state
1572       call void @y() [ "deopt"(i32 10) ]
1573       call void @y() [ "deopt"(i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1574       ret void
1575     }
1577     define void @g() {
1578       call void @f() [ "deopt"(i32 20) ]
1579       ret void
1580     }
1582 will result in
1584 .. code-block:: llvm
1586     define void @g() {
1587       call void @x()  ;; still no deopt state
1588       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10) ]
1589       call void @y() [ "deopt"(i32 20, i32 10), "unknown"(i8* null) ]
1590       ret void
1591     }
1593 It is the frontend's responsibility to structure or encode the
1594 deoptimization state in a way that syntactically prepending the
1595 caller's deoptimization state to the callee's deoptimization state is
1596 semantically equivalent to composing the caller's deoptimization
1597 continuation after the callee's deoptimization continuation.
1599 .. _ob_funclet:
1601 Funclet Operand Bundles
1602 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1604 Funclet operand bundles are characterized by the ``"funclet"``
1605 operand bundle tag.  These operand bundles indicate that a call site
1606 is within a particular funclet.  There can be at most one
1607 ``"funclet"`` operand bundle attached to a call site and it must have
1608 exactly one bundle operand.
1610 If any funclet EH pads have been "entered" but not "exited" (per the
1611 `description in the EH doc\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
1612 it is undefined behavior to execute a ``call`` or ``invoke`` which:
1614 * does not have a ``"funclet"`` bundle and is not a ``call`` to a nounwind
1615   intrinsic, or
1616 * has a ``"funclet"`` bundle whose operand is not the most-recently-entered
1617   not-yet-exited funclet EH pad.
1619 Similarly, if no funclet EH pads have been entered-but-not-yet-exited,
1620 executing a ``call`` or ``invoke`` with a ``"funclet"`` bundle is undefined behavior.
1622 GC Transition Operand Bundles
1623 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
1625 GC transition operand bundles are characterized by the
1626 ``"gc-transition"`` operand bundle tag. These operand bundles mark a
1627 call as a transition between a function with one GC strategy to a
1628 function with a different GC strategy. If coordinating the transition
1629 between GC strategies requires additional code generation at the call
1630 site, these bundles may contain any values that are needed by the
1631 generated code.  For more details, see :ref:`GC Transitions
1632 <gc_transition_args>`.
1634 .. _moduleasm:
1636 Module-Level Inline Assembly
1637 ----------------------------
1639 Modules may contain "module-level inline asm" blocks, which corresponds
1640 to the GCC "file scope inline asm" blocks. These blocks are internally
1641 concatenated by LLVM and treated as a single unit, but may be separated
1642 in the ``.ll`` file if desired. The syntax is very simple:
1644 .. code-block:: llvm
1646     module asm "inline asm code goes here"
1647     module asm "more can go here"
1649 The strings can contain any character by escaping non-printable
1650 characters. The escape sequence used is simply "\\xx" where "xx" is the
1651 two digit hex code for the number.
1653 Note that the assembly string *must* be parseable by LLVM's integrated assembler
1654 (unless it is disabled), even when emitting a ``.s`` file.
1656 .. _langref_datalayout:
1658 Data Layout
1659 -----------
1661 A module may specify a target specific data layout string that specifies
1662 how data is to be laid out in memory. The syntax for the data layout is
1663 simply:
1665 .. code-block:: llvm
1667     target datalayout = "layout specification"
1669 The *layout specification* consists of a list of specifications
1670 separated by the minus sign character ('-'). Each specification starts
1671 with a letter and may include other information after the letter to
1672 define some aspect of the data layout. The specifications accepted are
1673 as follows:
1675 ``E``
1676     Specifies that the target lays out data in big-endian form. That is,
1677     the bits with the most significance have the lowest address
1678     location.
1679 ``e``
1680     Specifies that the target lays out data in little-endian form. That
1681     is, the bits with the least significance have the lowest address
1682     location.
1683 ``S<size>``
1684     Specifies the natural alignment of the stack in bits. Alignment
1685     promotion of stack variables is limited to the natural stack
1686     alignment to avoid dynamic stack realignment. The stack alignment
1687     must be a multiple of 8-bits. If omitted, the natural stack
1688     alignment defaults to "unspecified", which does not prevent any
1689     alignment promotions.
1690 ``p[n]:<size>:<abi>:<pref>``
1691     This specifies the *size* of a pointer and its ``<abi>`` and
1692     ``<pref>``\erred alignments for address space ``n``. All sizes are in
1693     bits. The address space, ``n``, is optional, and if not specified,
1694     denotes the default address space 0. The value of ``n`` must be
1695     in the range [1,2^23).
1696 ``i<size>:<abi>:<pref>``
1697     This specifies the alignment for an integer type of a given bit
1698     ``<size>``. The value of ``<size>`` must be in the range [1,2^23).
1699 ``v<size>:<abi>:<pref>``
1700     This specifies the alignment for a vector type of a given bit
1701     ``<size>``.
1702 ``f<size>:<abi>:<pref>``
1703     This specifies the alignment for a floating point type of a given bit
1704     ``<size>``. Only values of ``<size>`` that are supported by the target
1705     will work. 32 (float) and 64 (double) are supported on all targets; 80
1706     or 128 (different flavors of long double) are also supported on some
1707     targets.
1708 ``a:<abi>:<pref>``
1709     This specifies the alignment for an object of aggregate type.
1710 ``m:<mangling>``
1711     If present, specifies that llvm names are mangled in the output. The
1712     options are
1714     * ``e``: ELF mangling: Private symbols get a ``.L`` prefix.
1715     * ``m``: Mips mangling: Private symbols get a ``$`` prefix.
1716     * ``o``: Mach-O mangling: Private symbols get ``L`` prefix. Other
1717       symbols get a ``_`` prefix.
1718     * ``w``: Windows COFF prefix:  Similar to Mach-O, but stdcall and fastcall
1719       functions also get a suffix based on the frame size.
1720     * ``x``: Windows x86 COFF prefix:  Similar to Windows COFF, but use a ``_``
1721       prefix for ``__cdecl`` functions.
1722 ``n<size1>:<size2>:<size3>...``
1723     This specifies a set of native integer widths for the target CPU in
1724     bits. For example, it might contain ``n32`` for 32-bit PowerPC,
1725     ``n32:64`` for PowerPC 64, or ``n8:16:32:64`` for X86-64. Elements of
1726     this set are considered to support most general arithmetic operations
1727     efficiently.
1729 On every specification that takes a ``<abi>:<pref>``, specifying the
1730 ``<pref>`` alignment is optional. If omitted, the preceding ``:``
1731 should be omitted too and ``<pref>`` will be equal to ``<abi>``.
1733 When constructing the data layout for a given target, LLVM starts with a
1734 default set of specifications which are then (possibly) overridden by
1735 the specifications in the ``datalayout`` keyword. The default
1736 specifications are given in this list:
1738 -  ``E`` - big endian
1739 -  ``p:64:64:64`` - 64-bit pointers with 64-bit alignment.
1740 -  ``p[n]:64:64:64`` - Other address spaces are assumed to be the
1741    same as the default address space.
1742 -  ``S0`` - natural stack alignment is unspecified
1743 -  ``i1:8:8`` - i1 is 8-bit (byte) aligned
1744 -  ``i8:8:8`` - i8 is 8-bit (byte) aligned
1745 -  ``i16:16:16`` - i16 is 16-bit aligned
1746 -  ``i32:32:32`` - i32 is 32-bit aligned
1747 -  ``i64:32:64`` - i64 has ABI alignment of 32-bits but preferred
1748    alignment of 64-bits
1749 -  ``f16:16:16`` - half is 16-bit aligned
1750 -  ``f32:32:32`` - float is 32-bit aligned
1751 -  ``f64:64:64`` - double is 64-bit aligned
1752 -  ``f128:128:128`` - quad is 128-bit aligned
1753 -  ``v64:64:64`` - 64-bit vector is 64-bit aligned
1754 -  ``v128:128:128`` - 128-bit vector is 128-bit aligned
1755 -  ``a:0:64`` - aggregates are 64-bit aligned
1757 When LLVM is determining the alignment for a given type, it uses the
1758 following rules:
1760 #. If the type sought is an exact match for one of the specifications,
1761    that specification is used.
1762 #. If no match is found, and the type sought is an integer type, then
1763    the smallest integer type that is larger than the bitwidth of the
1764    sought type is used. If none of the specifications are larger than
1765    the bitwidth then the largest integer type is used. For example,
1766    given the default specifications above, the i7 type will use the
1767    alignment of i8 (next largest) while both i65 and i256 will use the
1768    alignment of i64 (largest specified).
1769 #. If no match is found, and the type sought is a vector type, then the
1770    largest vector type that is smaller than the sought vector type will
1771    be used as a fall back. This happens because <128 x double> can be
1772    implemented in terms of 64 <2 x double>, for example.
1774 The function of the data layout string may not be what you expect.
1775 Notably, this is not a specification from the frontend of what alignment
1776 the code generator should use.
1778 Instead, if specified, the target data layout is required to match what
1779 the ultimate *code generator* expects. This string is used by the
1780 mid-level optimizers to improve code, and this only works if it matches
1781 what the ultimate code generator uses. There is no way to generate IR
1782 that does not embed this target-specific detail into the IR. If you
1783 don't specify the string, the default specifications will be used to
1784 generate a Data Layout and the optimization phases will operate
1785 accordingly and introduce target specificity into the IR with respect to
1786 these default specifications.
1788 .. _langref_triple:
1790 Target Triple
1791 -------------
1793 A module may specify a target triple string that describes the target
1794 host. The syntax for the target triple is simply:
1796 .. code-block:: llvm
1798     target triple = "x86_64-apple-macosx10.7.0"
1800 The *target triple* string consists of a series of identifiers delimited
1801 by the minus sign character ('-'). The canonical forms are:
1805     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM
1806     ARCHITECTURE-VENDOR-OPERATING_SYSTEM-ENVIRONMENT
1808 This information is passed along to the backend so that it generates
1809 code for the proper architecture. It's possible to override this on the
1810 command line with the ``-mtriple`` command line option.
1812 .. _pointeraliasing:
1814 Pointer Aliasing Rules
1815 ----------------------
1817 Any memory access must be done through a pointer value associated with
1818 an address range of the memory access, otherwise the behavior is
1819 undefined. Pointer values are associated with address ranges according
1820 to the following rules:
1822 -  A pointer value is associated with the addresses associated with any
1823    value it is *based* on.
1824 -  An address of a global variable is associated with the address range
1825    of the variable's storage.
1826 -  The result value of an allocation instruction is associated with the
1827    address range of the allocated storage.
1828 -  A null pointer in the default address-space is associated with no
1829    address.
1830 -  An integer constant other than zero or a pointer value returned from
1831    a function not defined within LLVM may be associated with address
1832    ranges allocated through mechanisms other than those provided by
1833    LLVM. Such ranges shall not overlap with any ranges of addresses
1834    allocated by mechanisms provided by LLVM.
1836 A pointer value is *based* on another pointer value according to the
1837 following rules:
1839 -  A pointer value formed from a ``getelementptr`` operation is *based*
1840    on the first value operand of the ``getelementptr``.
1841 -  The result value of a ``bitcast`` is *based* on the operand of the
1842    ``bitcast``.
1843 -  A pointer value formed by an ``inttoptr`` is *based* on all pointer
1844    values that contribute (directly or indirectly) to the computation of
1845    the pointer's value.
1846 -  The "*based* on" relationship is transitive.
1848 Note that this definition of *"based"* is intentionally similar to the
1849 definition of *"based"* in C99, though it is slightly weaker.
1851 LLVM IR does not associate types with memory. The result type of a
1852 ``load`` merely indicates the size and alignment of the memory from
1853 which to load, as well as the interpretation of the value. The first
1854 operand type of a ``store`` similarly only indicates the size and
1855 alignment of the store.
1857 Consequently, type-based alias analysis, aka TBAA, aka
1858 ``-fstrict-aliasing``, is not applicable to general unadorned LLVM IR.
1859 :ref:`Metadata <metadata>` may be used to encode additional information
1860 which specialized optimization passes may use to implement type-based
1861 alias analysis.
1863 .. _volatile:
1865 Volatile Memory Accesses
1866 ------------------------
1868 Certain memory accesses, such as :ref:`load <i_load>`'s,
1869 :ref:`store <i_store>`'s, and :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>`'s may be
1870 marked ``volatile``. The optimizers must not change the number of
1871 volatile operations or change their order of execution relative to other
1872 volatile operations. The optimizers *may* change the order of volatile
1873 operations relative to non-volatile operations. This is not Java's
1874 "volatile" and has no cross-thread synchronization behavior.
1876 IR-level volatile loads and stores cannot safely be optimized into
1877 llvm.memcpy or llvm.memmove intrinsics even when those intrinsics are
1878 flagged volatile. Likewise, the backend should never split or merge
1879 target-legal volatile load/store instructions.
1881 .. admonition:: Rationale
1883  Platforms may rely on volatile loads and stores of natively supported
1884  data width to be executed as single instruction. For example, in C
1885  this holds for an l-value of volatile primitive type with native
1886  hardware support, but not necessarily for aggregate types. The
1887  frontend upholds these expectations, which are intentionally
1888  unspecified in the IR. The rules above ensure that IR transformations
1889  do not violate the frontend's contract with the language.
1891 .. _memmodel:
1893 Memory Model for Concurrent Operations
1894 --------------------------------------
1896 The LLVM IR does not define any way to start parallel threads of
1897 execution or to register signal handlers. Nonetheless, there are
1898 platform-specific ways to create them, and we define LLVM IR's behavior
1899 in their presence. This model is inspired by the C++0x memory model.
1901 For a more informal introduction to this model, see the :doc:`Atomics`.
1903 We define a *happens-before* partial order as the least partial order
1904 that
1906 -  Is a superset of single-thread program order, and
1907 -  When a *synchronizes-with* ``b``, includes an edge from ``a`` to
1908    ``b``. *Synchronizes-with* pairs are introduced by platform-specific
1909    techniques, like pthread locks, thread creation, thread joining,
1910    etc., and by atomic instructions. (See also :ref:`Atomic Memory Ordering
1911    Constraints <ordering>`).
1913 Note that program order does not introduce *happens-before* edges
1914 between a thread and signals executing inside that thread.
1916 Every (defined) read operation (load instructions, memcpy, atomic
1917 loads/read-modify-writes, etc.) R reads a series of bytes written by
1918 (defined) write operations (store instructions, atomic
1919 stores/read-modify-writes, memcpy, etc.). For the purposes of this
1920 section, initialized globals are considered to have a write of the
1921 initializer which is atomic and happens before any other read or write
1922 of the memory in question. For each byte of a read R, R\ :sub:`byte`
1923 may see any write to the same byte, except:
1925 -  If write\ :sub:`1`  happens before write\ :sub:`2`, and
1926    write\ :sub:`2` happens before R\ :sub:`byte`, then
1927    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`1`.
1928 -  If R\ :sub:`byte` happens before write\ :sub:`3`, then
1929    R\ :sub:`byte` does not see write\ :sub:`3`.
1931 Given that definition, R\ :sub:`byte` is defined as follows:
1933 -  If R is volatile, the result is target-dependent. (Volatile is
1934    supposed to give guarantees which can support ``sig_atomic_t`` in
1935    C/C++, and may be used for accesses to addresses that do not behave
1936    like normal memory. It does not generally provide cross-thread
1937    synchronization.)
1938 -  Otherwise, if there is no write to the same byte that happens before
1939    R\ :sub:`byte`, R\ :sub:`byte` returns ``undef`` for that byte.
1940 -  Otherwise, if R\ :sub:`byte` may see exactly one write,
1941    R\ :sub:`byte` returns the value written by that write.
1942 -  Otherwise, if R is atomic, and all the writes R\ :sub:`byte` may
1943    see are atomic, it chooses one of the values written. See the :ref:`Atomic
1944    Memory Ordering Constraints <ordering>` section for additional
1945    constraints on how the choice is made.
1946 -  Otherwise R\ :sub:`byte` returns ``undef``.
1948 R returns the value composed of the series of bytes it read. This
1949 implies that some bytes within the value may be ``undef`` **without**
1950 the entire value being ``undef``. Note that this only defines the
1951 semantics of the operation; it doesn't mean that targets will emit more
1952 than one instruction to read the series of bytes.
1954 Note that in cases where none of the atomic intrinsics are used, this
1955 model places only one restriction on IR transformations on top of what
1956 is required for single-threaded execution: introducing a store to a byte
1957 which might not otherwise be stored is not allowed in general.
1958 (Specifically, in the case where another thread might write to and read
1959 from an address, introducing a store can change a load that may see
1960 exactly one write into a load that may see multiple writes.)
1962 .. _ordering:
1964 Atomic Memory Ordering Constraints
1965 ----------------------------------
1967 Atomic instructions (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>`,
1968 :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`, :ref:`fence <i_fence>`,
1969 :ref:`atomic load <i_load>`, and :ref:`atomic store <i_store>`) take
1970 ordering parameters that determine which other atomic instructions on
1971 the same address they *synchronize with*. These semantics are borrowed
1972 from Java and C++0x, but are somewhat more colloquial. If these
1973 descriptions aren't precise enough, check those specs (see spec
1974 references in the :doc:`atomics guide <Atomics>`).
1975 :ref:`fence <i_fence>` instructions treat these orderings somewhat
1976 differently since they don't take an address. See that instruction's
1977 documentation for details.
1979 For a simpler introduction to the ordering constraints, see the
1980 :doc:`Atomics`.
1982 ``unordered``
1983     The set of values that can be read is governed by the happens-before
1984     partial order. A value cannot be read unless some operation wrote
1985     it. This is intended to provide a guarantee strong enough to model
1986     Java's non-volatile shared variables. This ordering cannot be
1987     specified for read-modify-write operations; it is not strong enough
1988     to make them atomic in any interesting way.
1989 ``monotonic``
1990     In addition to the guarantees of ``unordered``, there is a single
1991     total order for modifications by ``monotonic`` operations on each
1992     address. All modification orders must be compatible with the
1993     happens-before order. There is no guarantee that the modification
1994     orders can be combined to a global total order for the whole program
1995     (and this often will not be possible). The read in an atomic
1996     read-modify-write operation (:ref:`cmpxchg <i_cmpxchg>` and
1997     :ref:`atomicrmw <i_atomicrmw>`) reads the value in the modification
1998     order immediately before the value it writes. If one atomic read
1999     happens before another atomic read of the same address, the later
2000     read must see the same value or a later value in the address's
2001     modification order. This disallows reordering of ``monotonic`` (or
2002     stronger) operations on the same address. If an address is written
2003     ``monotonic``-ally by one thread, and other threads ``monotonic``-ally
2004     read that address repeatedly, the other threads must eventually see
2005     the write. This corresponds to the C++0x/C1x
2006     ``memory_order_relaxed``.
2007 ``acquire``
2008     In addition to the guarantees of ``monotonic``, a
2009     *synchronizes-with* edge may be formed with a ``release`` operation.
2010     This is intended to model C++'s ``memory_order_acquire``.
2011 ``release``
2012     In addition to the guarantees of ``monotonic``, if this operation
2013     writes a value which is subsequently read by an ``acquire``
2014     operation, it *synchronizes-with* that operation. (This isn't a
2015     complete description; see the C++0x definition of a release
2016     sequence.) This corresponds to the C++0x/C1x
2017     ``memory_order_release``.
2018 ``acq_rel`` (acquire+release)
2019     Acts as both an ``acquire`` and ``release`` operation on its
2020     address. This corresponds to the C++0x/C1x ``memory_order_acq_rel``.
2021 ``seq_cst`` (sequentially consistent)
2022     In addition to the guarantees of ``acq_rel`` (``acquire`` for an
2023     operation that only reads, ``release`` for an operation that only
2024     writes), there is a global total order on all
2025     sequentially-consistent operations on all addresses, which is
2026     consistent with the *happens-before* partial order and with the
2027     modification orders of all the affected addresses. Each
2028     sequentially-consistent read sees the last preceding write to the
2029     same address in this global order. This corresponds to the C++0x/C1x
2030     ``memory_order_seq_cst`` and Java volatile.
2032 .. _singlethread:
2034 If an atomic operation is marked ``singlethread``, it only *synchronizes
2035 with* or participates in modification and seq\_cst total orderings with
2036 other operations running in the same thread (for example, in signal
2037 handlers).
2039 .. _fastmath:
2041 Fast-Math Flags
2042 ---------------
2044 LLVM IR floating-point binary ops (:ref:`fadd <i_fadd>`,
2045 :ref:`fsub <i_fsub>`, :ref:`fmul <i_fmul>`, :ref:`fdiv <i_fdiv>`,
2046 :ref:`frem <i_frem>`, :ref:`fcmp <i_fcmp>`) have the following flags that can
2047 be set to enable otherwise unsafe floating point operations
2049 ``nnan``
2050    No NaNs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2051    NaN. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2052    NaNs, but the value of the result is undefined.
2054 ``ninf``
2055    No Infs - Allow optimizations to assume the arguments and result are not
2056    +/-Inf. Such optimizations are required to retain defined behavior over
2057    +/-Inf, but the value of the result is undefined.
2059 ``nsz``
2060    No Signed Zeros - Allow optimizations to treat the sign of a zero
2061    argument or result as insignificant.
2063 ``arcp``
2064    Allow Reciprocal - Allow optimizations to use the reciprocal of an
2065    argument rather than perform division.
2067 ``fast``
2068    Fast - Allow algebraically equivalent transformations that may
2069    dramatically change results in floating point (e.g. reassociate). This
2070    flag implies all the others.
2072 .. _uselistorder:
2074 Use-list Order Directives
2075 -------------------------
2077 Use-list directives encode the in-memory order of each use-list, allowing the
2078 order to be recreated. ``<order-indexes>`` is a comma-separated list of
2079 indexes that are assigned to the referenced value's uses. The referenced
2080 value's use-list is immediately sorted by these indexes.
2082 Use-list directives may appear at function scope or global scope. They are not
2083 instructions, and have no effect on the semantics of the IR. When they're at
2084 function scope, they must appear after the terminator of the final basic block.
2086 If basic blocks have their address taken via ``blockaddress()`` expressions,
2087 ``uselistorder_bb`` can be used to reorder their use-lists from outside their
2088 function's scope.
2090 :Syntax:
2094     uselistorder <ty> <value>, { <order-indexes> }
2095     uselistorder_bb @function, %block { <order-indexes> }
2097 :Examples:
2101     define void @foo(i32 %arg1, i32 %arg2) {
2102     entry:
2103       ; ... instructions ...
2104     bb:
2105       ; ... instructions ...
2107       ; At function scope.
2108       uselistorder i32 %arg1, { 1, 0, 2 }
2109       uselistorder label %bb, { 1, 0 }
2110     }
2112     ; At global scope.
2113     uselistorder i32* @global, { 1, 2, 0 }
2114     uselistorder i32 7, { 1, 0 }
2115     uselistorder i32 (i32) @bar, { 1, 0 }
2116     uselistorder_bb @foo, %bb, { 5, 1, 3, 2, 0, 4 }
2118 .. _typesystem:
2120 Type System
2121 ===========
2123 The LLVM type system is one of the most important features of the
2124 intermediate representation. Being typed enables a number of
2125 optimizations to be performed on the intermediate representation
2126 directly, without having to do extra analyses on the side before the
2127 transformation. A strong type system makes it easier to read the
2128 generated code and enables novel analyses and transformations that are
2129 not feasible to perform on normal three address code representations.
2131 .. _t_void:
2133 Void Type
2134 ---------
2136 :Overview:
2139 The void type does not represent any value and has no size.
2141 :Syntax:
2146       void
2149 .. _t_function:
2151 Function Type
2152 -------------
2154 :Overview:
2157 The function type can be thought of as a function signature. It consists of a
2158 return type and a list of formal parameter types. The return type of a function
2159 type is a void type or first class type --- except for :ref:`label <t_label>`
2160 and :ref:`metadata <t_metadata>` types.
2162 :Syntax:
2166       <returntype> (<parameter list>)
2168 ...where '``<parameter list>``' is a comma-separated list of type
2169 specifiers. Optionally, the parameter list may include a type ``...``, which
2170 indicates that the function takes a variable number of arguments. Variable
2171 argument functions can access their arguments with the :ref:`variable argument
2172 handling intrinsic <int_varargs>` functions. '``<returntype>``' is any type
2173 except :ref:`label <t_label>` and :ref:`metadata <t_metadata>`.
2175 :Examples:
2177 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2178 | ``i32 (i32)``                   | function taking an ``i32``, returning an ``i32``                                                                                                                    |
2179 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2180 | ``float (i16, i32 *) *``        | :ref:`Pointer <t_pointer>` to a function that takes an ``i16`` and a :ref:`pointer <t_pointer>` to ``i32``, returning ``float``.                                    |
2181 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2182 | ``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. |
2183 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2184 | ``{i32, i32} (i32)``            | A function taking an ``i32``, returning a :ref:`structure <t_struct>` containing two ``i32`` values                                                                 |
2185 +---------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2187 .. _t_firstclass:
2189 First Class Types
2190 -----------------
2192 The :ref:`first class <t_firstclass>` types are perhaps the most important.
2193 Values of these types are the only ones which can be produced by
2194 instructions.
2196 .. _t_single_value:
2198 Single Value Types
2199 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
2201 These are the types that are valid in registers from CodeGen's perspective.
2203 .. _t_integer:
2205 Integer Type
2206 """"""""""""
2208 :Overview:
2210 The integer type is a very simple type that simply specifies an
2211 arbitrary bit width for the integer type desired. Any bit width from 1
2212 bit to 2\ :sup:`23`\ -1 (about 8 million) can be specified.
2214 :Syntax:
2218       iN
2220 The number of bits the integer will occupy is specified by the ``N``
2221 value.
2223 Examples:
2224 *********
2226 +----------------+------------------------------------------------+
2227 | ``i1``         | a single-bit integer.                          |
2228 +----------------+------------------------------------------------+
2229 | ``i32``        | a 32-bit integer.                              |
2230 +----------------+------------------------------------------------+
2231 | ``i1942652``   | a really big integer of over 1 million bits.   |
2232 +----------------+------------------------------------------------+
2234 .. _t_floating:
2236 Floating Point Types
2237 """"""""""""""""""""
2239 .. list-table::
2240    :header-rows: 1
2242    * - Type
2243      - Description
2245    * - ``half``
2246      - 16-bit floating point value
2248    * - ``float``
2249      - 32-bit floating point value
2251    * - ``double``
2252      - 64-bit floating point value
2254    * - ``fp128``
2255      - 128-bit floating point value (112-bit mantissa)
2257    * - ``x86_fp80``
2258      -  80-bit floating point value (X87)
2260    * - ``ppc_fp128``
2261      - 128-bit floating point value (two 64-bits)
2263 X86_mmx Type
2264 """"""""""""
2266 :Overview:
2268 The x86_mmx type represents a value held in an MMX register on an x86
2269 machine. The operations allowed on it are quite limited: parameters and
2270 return values, load and store, and bitcast. User-specified MMX
2271 instructions are represented as intrinsic or asm calls with arguments
2272 and/or results of this type. There are no arrays, vectors or constants
2273 of this type.
2275 :Syntax:
2279       x86_mmx
2282 .. _t_pointer:
2284 Pointer Type
2285 """"""""""""
2287 :Overview:
2289 The pointer type is used to specify memory locations. Pointers are
2290 commonly used to reference objects in memory.
2292 Pointer types may have an optional address space attribute defining the
2293 numbered address space where the pointed-to object resides. The default
2294 address space is number zero. The semantics of non-zero address spaces
2295 are target-specific.
2297 Note that LLVM does not permit pointers to void (``void*``) nor does it
2298 permit pointers to labels (``label*``). Use ``i8*`` instead.
2300 :Syntax:
2304       <type> *
2306 :Examples:
2308 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2309 | ``[4 x i32]*``          | A :ref:`pointer <t_pointer>` to :ref:`array <t_array>` of four ``i32`` values.                               |
2310 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2311 | ``i32 (i32*) *``        | A :ref:`pointer <t_pointer>` to a :ref:`function <t_function>` that takes an ``i32*``, returning an ``i32``. |
2312 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2313 | ``i32 addrspace(5)*``   | A :ref:`pointer <t_pointer>` to an ``i32`` value that resides in address space #5.                           |
2314 +-------------------------+--------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2316 .. _t_vector:
2318 Vector Type
2319 """""""""""
2321 :Overview:
2323 A vector type is a simple derived type that represents a vector of
2324 elements. Vector types are used when multiple primitive data are
2325 operated in parallel using a single instruction (SIMD). A vector type
2326 requires a size (number of elements) and an underlying primitive data
2327 type. Vector types are considered :ref:`first class <t_firstclass>`.
2329 :Syntax:
2333       < <# elements> x <elementtype> >
2335 The number of elements is a constant integer value larger than 0;
2336 elementtype may be any integer, floating point or pointer type. Vectors
2337 of size zero are not allowed.
2339 :Examples:
2341 +-------------------+--------------------------------------------------+
2342 | ``<4 x i32>``     | Vector of 4 32-bit integer values.               |
2343 +-------------------+--------------------------------------------------+
2344 | ``<8 x float>``   | Vector of 8 32-bit floating-point values.        |
2345 +-------------------+--------------------------------------------------+
2346 | ``<2 x i64>``     | Vector of 2 64-bit integer values.               |
2347 +-------------------+--------------------------------------------------+
2348 | ``<4 x i64*>``    | Vector of 4 pointers to 64-bit integer values.   |
2349 +-------------------+--------------------------------------------------+
2351 .. _t_label:
2353 Label Type
2354 ^^^^^^^^^^
2356 :Overview:
2358 The label type represents code labels.
2360 :Syntax:
2364       label
2366 .. _t_token:
2368 Token Type
2369 ^^^^^^^^^^
2371 :Overview:
2373 The token type is used when a value is associated with an instruction
2374 but all uses of the value must not attempt to introspect or obscure it.
2375 As such, it is not appropriate to have a :ref:`phi <i_phi>` or
2376 :ref:`select <i_select>` of type token.
2378 :Syntax:
2382       token
2386 .. _t_metadata:
2388 Metadata Type
2389 ^^^^^^^^^^^^^
2391 :Overview:
2393 The metadata type represents embedded metadata. No derived types may be
2394 created from metadata except for :ref:`function <t_function>` arguments.
2396 :Syntax:
2400       metadata
2402 .. _t_aggregate:
2404 Aggregate Types
2405 ^^^^^^^^^^^^^^^
2407 Aggregate Types are a subset of derived types that can contain multiple
2408 member types. :ref:`Arrays <t_array>` and :ref:`structs <t_struct>` are
2409 aggregate types. :ref:`Vectors <t_vector>` are not considered to be
2410 aggregate types.
2412 .. _t_array:
2414 Array Type
2415 """"""""""
2417 :Overview:
2419 The array type is a very simple derived type that arranges elements
2420 sequentially in memory. The array type requires a size (number of
2421 elements) and an underlying data type.
2423 :Syntax:
2427       [<# elements> x <elementtype>]
2429 The number of elements is a constant integer value; ``elementtype`` may
2430 be any type with a size.
2432 :Examples:
2434 +------------------+--------------------------------------+
2435 | ``[40 x i32]``   | Array of 40 32-bit integer values.   |
2436 +------------------+--------------------------------------+
2437 | ``[41 x i32]``   | Array of 41 32-bit integer values.   |
2438 +------------------+--------------------------------------+
2439 | ``[4 x i8]``     | Array of 4 8-bit integer values.     |
2440 +------------------+--------------------------------------+
2442 Here are some examples of multidimensional arrays:
2444 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2445 | ``[3 x [4 x i32]]``         | 3x4 array of 32-bit integer values.                      |
2446 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2447 | ``[12 x [10 x float]]``     | 12x10 array of single precision floating point values.   |
2448 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2449 | ``[2 x [3 x [4 x i16]]]``   | 2x3x4 array of 16-bit integer values.                    |
2450 +-----------------------------+----------------------------------------------------------+
2452 There is no restriction on indexing beyond the end of the array implied
2453 by a static type (though there are restrictions on indexing beyond the
2454 bounds of an allocated object in some cases). This means that
2455 single-dimension 'variable sized array' addressing can be implemented in
2456 LLVM with a zero length array type. An implementation of 'pascal style
2457 arrays' in LLVM could use the type "``{ i32, [0 x float]}``", for
2458 example.
2460 .. _t_struct:
2462 Structure Type
2463 """"""""""""""
2465 :Overview:
2467 The structure type is used to represent a collection of data members
2468 together in memory. The elements of a structure may be any type that has
2469 a size.
2471 Structures in memory are accessed using '``load``' and '``store``' by
2472 getting a pointer to a field with the '``getelementptr``' instruction.
2473 Structures in registers are accessed using the '``extractvalue``' and
2474 '``insertvalue``' instructions.
2476 Structures may optionally be "packed" structures, which indicate that
2477 the alignment of the struct is one byte, and that there is no padding
2478 between the elements. In non-packed structs, padding between field types
2479 is inserted as defined by the DataLayout string in the module, which is
2480 required to match what the underlying code generator expects.
2482 Structures can either be "literal" or "identified". A literal structure
2483 is defined inline with other types (e.g. ``{i32, i32}*``) whereas
2484 identified types are always defined at the top level with a name.
2485 Literal types are uniqued by their contents and can never be recursive
2486 or opaque since there is no way to write one. Identified types can be
2487 recursive, can be opaqued, and are never uniqued.
2489 :Syntax:
2493       %T1 = type { <type list> }     ; Identified normal struct type
2494       %T2 = type <{ <type list> }>   ; Identified packed struct type
2496 :Examples:
2498 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2499 | ``{ i32, i32, i32 }``        | A triple of three ``i32`` values                                                                                                                                                      |
2500 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2501 | ``{ 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``.  |
2502 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2503 | ``<{ i8, i32 }>``            | A packed struct known to be 5 bytes in size.                                                                                                                                          |
2504 +------------------------------+---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+
2506 .. _t_opaque:
2508 Opaque Structure Types
2509 """"""""""""""""""""""
2511 :Overview:
2513 Opaque structure types are used to represent named structure types that
2514 do not have a body specified. This corresponds (for example) to the C
2515 notion of a forward declared structure.
2517 :Syntax:
2521       %X = type opaque
2522       %52 = type opaque
2524 :Examples:
2526 +--------------+-------------------+
2527 | ``opaque``   | An opaque type.   |
2528 +--------------+-------------------+
2530 .. _constants:
2532 Constants
2533 =========
2535 LLVM has several different basic types of constants. This section
2536 describes them all and their syntax.
2538 Simple Constants
2539 ----------------
2541 **Boolean constants**
2542     The two strings '``true``' and '``false``' are both valid constants
2543     of the ``i1`` type.
2544 **Integer constants**
2545     Standard integers (such as '4') are constants of the
2546     :ref:`integer <t_integer>` type. Negative numbers may be used with
2547     integer types.
2548 **Floating point constants**
2549     Floating point constants use standard decimal notation (e.g.
2550     123.421), exponential notation (e.g. 1.23421e+2), or a more precise
2551     hexadecimal notation (see below). The assembler requires the exact
2552     decimal value of a floating-point constant. For example, the
2553     assembler accepts 1.25 but rejects 1.3 because 1.3 is a repeating
2554     decimal in binary. Floating point constants must have a :ref:`floating
2555     point <t_floating>` type.
2556 **Null pointer constants**
2557     The identifier '``null``' is recognized as a null pointer constant
2558     and must be of :ref:`pointer type <t_pointer>`.
2559 **Token constants**
2560     The identifier '``none``' is recognized as an empty token constant
2561     and must be of :ref:`token type <t_token>`.
2563 The one non-intuitive notation for constants is the hexadecimal form of
2564 floating point constants. For example, the form
2565 '``double    0x432ff973cafa8000``' is equivalent to (but harder to read
2566 than) '``double 4.5e+15``'. The only time hexadecimal floating point
2567 constants are required (and the only time that they are generated by the
2568 disassembler) is when a floating point constant must be emitted but it
2569 cannot be represented as a decimal floating point number in a reasonable
2570 number of digits. For example, NaN's, infinities, and other special
2571 values are represented in their IEEE hexadecimal format so that assembly
2572 and disassembly do not cause any bits to change in the constants.
2574 When using the hexadecimal form, constants of types half, float, and
2575 double are represented using the 16-digit form shown above (which
2576 matches the IEEE754 representation for double); half and float values
2577 must, however, be exactly representable as IEEE 754 half and single
2578 precision, respectively. Hexadecimal format is always used for long
2579 double, and there are three forms of long double. The 80-bit format used
2580 by x86 is represented as ``0xK`` followed by 20 hexadecimal digits. The
2581 128-bit format used by PowerPC (two adjacent doubles) is represented by
2582 ``0xM`` followed by 32 hexadecimal digits. The IEEE 128-bit format is
2583 represented by ``0xL`` followed by 32 hexadecimal digits. Long doubles
2584 will only work if they match the long double format on your target.
2585 The IEEE 16-bit format (half precision) is represented by ``0xH``
2586 followed by 4 hexadecimal digits. All hexadecimal formats are big-endian
2587 (sign bit at the left).
2589 There are no constants of type x86_mmx.
2591 .. _complexconstants:
2593 Complex Constants
2594 -----------------
2596 Complex constants are a (potentially recursive) combination of simple
2597 constants and smaller complex constants.
2599 **Structure constants**
2600     Structure constants are represented with notation similar to
2601     structure type definitions (a comma separated list of elements,
2602     surrounded by braces (``{}``)). For example:
2603     "``{ i32 4, float 17.0, i32* @G }``", where "``@G``" is declared as
2604     "``@G = external global i32``". Structure constants must have
2605     :ref:`structure type <t_struct>`, and the number and types of elements
2606     must match those specified by the type.
2607 **Array constants**
2608     Array constants are represented with notation similar to array type
2609     definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2610     square brackets (``[]``)). For example:
2611     "``[ i32 42, i32 11, i32 74 ]``". Array constants must have
2612     :ref:`array type <t_array>`, and the number and types of elements must
2613     match those specified by the type. As a special case, character array
2614     constants may also be represented as a double-quoted string using the ``c``
2615     prefix. For example: "``c"Hello World\0A\00"``".
2616 **Vector constants**
2617     Vector constants are represented with notation similar to vector
2618     type definitions (a comma separated list of elements, surrounded by
2619     less-than/greater-than's (``<>``)). For example:
2620     "``< i32 42, i32 11, i32 74, i32 100 >``". Vector constants
2621     must have :ref:`vector type <t_vector>`, and the number and types of
2622     elements must match those specified by the type.
2623 **Zero initialization**
2624     The string '``zeroinitializer``' can be used to zero initialize a
2625     value to zero of *any* type, including scalar and
2626     :ref:`aggregate <t_aggregate>` types. This is often used to avoid
2627     having to print large zero initializers (e.g. for large arrays) and
2628     is always exactly equivalent to using explicit zero initializers.
2629 **Metadata node**
2630     A metadata node is a constant tuple without types. For example:
2631     "``!{!0, !{!2, !0}, !"test"}``". Metadata can reference constant values,
2632     for example: "``!{!0, i32 0, i8* @global, i64 (i64)* @function, !"str"}``".
2633     Unlike other typed constants that are meant to be interpreted as part of
2634     the instruction stream, metadata is a place to attach additional
2635     information such as debug info.
2637 Global Variable and Function Addresses
2638 --------------------------------------
2640 The addresses of :ref:`global variables <globalvars>` and
2641 :ref:`functions <functionstructure>` are always implicitly valid
2642 (link-time) constants. These constants are explicitly referenced when
2643 the :ref:`identifier for the global <identifiers>` is used and always have
2644 :ref:`pointer <t_pointer>` type. For example, the following is a legal LLVM
2645 file:
2647 .. code-block:: llvm
2649     @X = global i32 17
2650     @Y = global i32 42
2651     @Z = global [2 x i32*] [ i32* @X, i32* @Y ]
2653 .. _undefvalues:
2655 Undefined Values
2656 ----------------
2658 The string '``undef``' can be used anywhere a constant is expected, and
2659 indicates that the user of the value may receive an unspecified
2660 bit-pattern. Undefined values may be of any type (other than '``label``'
2661 or '``void``') and be used anywhere a constant is permitted.
2663 Undefined values are useful because they indicate to the compiler that
2664 the program is well defined no matter what value is used. This gives the
2665 compiler more freedom to optimize. Here are some examples of
2666 (potentially surprising) transformations that are valid (in pseudo IR):
2668 .. code-block:: llvm
2670       %A = add %X, undef
2671       %B = sub %X, undef
2672       %C = xor %X, undef
2673     Safe:
2674       %A = undef
2675       %B = undef
2676       %C = undef
2678 This is safe because all of the output bits are affected by the undef
2679 bits. Any output bit can have a zero or one depending on the input bits.
2681 .. code-block:: llvm
2683       %A = or %X, undef
2684       %B = and %X, undef
2685     Safe:
2686       %A = -1
2687       %B = 0
2688     Unsafe:
2689       %A = undef
2690       %B = undef
2692 These logical operations have bits that are not always affected by the
2693 input. For example, if ``%X`` has a zero bit, then the output of the
2694 '``and``' operation will always be a zero for that bit, no matter what
2695 the corresponding bit from the '``undef``' is. As such, it is unsafe to
2696 optimize or assume that the result of the '``and``' is '``undef``'.
2697 However, it is safe to assume that all bits of the '``undef``' could be
2698 0, and optimize the '``and``' to 0. Likewise, it is safe to assume that
2699 all the bits of the '``undef``' operand to the '``or``' could be set,
2700 allowing the '``or``' to be folded to -1.
2702 .. code-block:: llvm
2704       %A = select undef, %X, %Y
2705       %B = select undef, 42, %Y
2706       %C = select %X, %Y, undef
2707     Safe:
2708       %A = %X     (or %Y)
2709       %B = 42     (or %Y)
2710       %C = %Y
2711     Unsafe:
2712       %A = undef
2713       %B = undef
2714       %C = undef
2716 This set of examples shows that undefined '``select``' (and conditional
2717 branch) conditions can go *either way*, but they have to come from one
2718 of the two operands. In the ``%A`` example, if ``%X`` and ``%Y`` were
2719 both known to have a clear low bit, then ``%A`` would have to have a
2720 cleared low bit. However, in the ``%C`` example, the optimizer is
2721 allowed to assume that the '``undef``' operand could be the same as
2722 ``%Y``, allowing the whole '``select``' to be eliminated.
2724 .. code-block:: llvm
2726       %A = xor undef, undef
2728       %B = undef
2729       %C = xor %B, %B
2731       %D = undef
2732       %E = icmp slt %D, 4
2733       %F = icmp gte %D, 4
2735     Safe:
2736       %A = undef
2737       %B = undef
2738       %C = undef
2739       %D = undef
2740       %E = undef
2741       %F = undef
2743 This example points out that two '``undef``' operands are not
2744 necessarily the same. This can be surprising to people (and also matches
2745 C semantics) where they assume that "``X^X``" is always zero, even if
2746 ``X`` is undefined. This isn't true for a number of reasons, but the
2747 short answer is that an '``undef``' "variable" can arbitrarily change
2748 its value over its "live range". This is true because the variable
2749 doesn't actually *have a live range*. Instead, the value is logically
2750 read from arbitrary registers that happen to be around when needed, so
2751 the value is not necessarily consistent over time. In fact, ``%A`` and
2752 ``%C`` need to have the same semantics or the core LLVM "replace all
2753 uses with" concept would not hold.
2755 .. code-block:: llvm
2757       %A = fdiv undef, %X
2758       %B = fdiv %X, undef
2759     Safe:
2760       %A = undef
2761     b: unreachable
2763 These examples show the crucial difference between an *undefined value*
2764 and *undefined behavior*. An undefined value (like '``undef``') is
2765 allowed to have an arbitrary bit-pattern. This means that the ``%A``
2766 operation can be constant folded to '``undef``', because the '``undef``'
2767 could be an SNaN, and ``fdiv`` is not (currently) defined on SNaN's.
2768 However, in the second example, we can make a more aggressive
2769 assumption: because the ``undef`` is allowed to be an arbitrary value,
2770 we are allowed to assume that it could be zero. Since a divide by zero
2771 has *undefined behavior*, we are allowed to assume that the operation
2772 does not execute at all. This allows us to delete the divide and all
2773 code after it. Because the undefined operation "can't happen", the
2774 optimizer can assume that it occurs in dead code.
2776 .. code-block:: llvm
2778     a:  store undef -> %X
2779     b:  store %X -> undef
2780     Safe:
2781     a: <deleted>
2782     b: unreachable
2784 These examples reiterate the ``fdiv`` example: a store *of* an undefined
2785 value can be assumed to not have any effect; we can assume that the
2786 value is overwritten with bits that happen to match what was already
2787 there. However, a store *to* an undefined location could clobber
2788 arbitrary memory, therefore, it has undefined behavior.
2790 .. _poisonvalues:
2792 Poison Values
2793 -------------
2795 Poison values are similar to :ref:`undef values <undefvalues>`, however
2796 they also represent the fact that an instruction or constant expression
2797 that cannot evoke side effects has nevertheless detected a condition
2798 that results in undefined behavior.
2800 There is currently no way of representing a poison value in the IR; they
2801 only exist when produced by operations such as :ref:`add <i_add>` with
2802 the ``nsw`` flag.
2804 Poison value behavior is defined in terms of value *dependence*:
2806 -  Values other than :ref:`phi <i_phi>` nodes depend on their operands.
2807 -  :ref:`Phi <i_phi>` nodes depend on the operand corresponding to
2808    their dynamic predecessor basic block.
2809 -  Function arguments depend on the corresponding actual argument values
2810    in the dynamic callers of their functions.
2811 -  :ref:`Call <i_call>` instructions depend on the :ref:`ret <i_ret>`
2812    instructions that dynamically transfer control back to them.
2813 -  :ref:`Invoke <i_invoke>` instructions depend on the
2814    :ref:`ret <i_ret>`, :ref:`resume <i_resume>`, or exception-throwing
2815    call instructions that dynamically transfer control back to them.
2816 -  Non-volatile loads and stores depend on the most recent stores to all
2817    of the referenced memory addresses, following the order in the IR
2818    (including loads and stores implied by intrinsics such as
2819    :ref:`@llvm.memcpy <int_memcpy>`.)
2820 -  An instruction with externally visible side effects depends on the
2821    most recent preceding instruction with externally visible side
2822    effects, following the order in the IR. (This includes :ref:`volatile
2823    operations <volatile>`.)
2824 -  An instruction *control-depends* on a :ref:`terminator
2825    instruction <terminators>` if the terminator instruction has
2826    multiple successors and the instruction is always executed when
2827    control transfers to one of the successors, and may not be executed
2828    when control is transferred to another.
2829 -  Additionally, an instruction also *control-depends* on a terminator
2830    instruction if the set of instructions it otherwise depends on would
2831    be different if the terminator had transferred control to a different
2832    successor.
2833 -  Dependence is transitive.
2835 Poison values have the same behavior as :ref:`undef values <undefvalues>`,
2836 with the additional effect that any instruction that has a *dependence*
2837 on a poison value has undefined behavior.
2839 Here are some examples:
2841 .. code-block:: llvm
2843     entry:
2844       %poison = sub nuw i32 0, 1           ; Results in a poison value.
2845       %still_poison = and i32 %poison, 0   ; 0, but also poison.
2846       %poison_yet_again = getelementptr i32, i32* @h, i32 %still_poison
2847       store i32 0, i32* %poison_yet_again  ; memory at @h[0] is poisoned
2849       store i32 %poison, i32* @g           ; Poison value stored to memory.
2850       %poison2 = load i32, i32* @g         ; Poison value loaded back from memory.
2852       store volatile i32 %poison, i32* @g  ; External observation; undefined behavior.
2854       %narrowaddr = bitcast i32* @g to i16*
2855       %wideaddr = bitcast i32* @g to i64*
2856       %poison3 = load i16, i16* %narrowaddr ; Returns a poison value.
2857       %poison4 = load i64, i64* %wideaddr  ; Returns a poison value.
2859       %cmp = icmp slt i32 %poison, 0       ; Returns a poison value.
2860       br i1 %cmp, label %true, label %end  ; Branch to either destination.
2862     true:
2863       store volatile i32 0, i32* @g        ; This is control-dependent on %cmp, so
2864                                            ; it has undefined behavior.
2865       br label %end
2867     end:
2868       %p = phi i32 [ 0, %entry ], [ 1, %true ]
2869                                            ; Both edges into this PHI are
2870                                            ; control-dependent on %cmp, so this
2871                                            ; always results in a poison value.
2873       store volatile i32 0, i32* @g        ; This would depend on the store in %true
2874                                            ; if %cmp is true, or the store in %entry
2875                                            ; otherwise, so this is undefined behavior.
2877       br i1 %cmp, label %second_true, label %second_end
2878                                            ; The same branch again, but this time the
2879                                            ; true block doesn't have side effects.
2881     second_true:
2882       ; No side effects!
2883       ret void
2885     second_end:
2886       store volatile i32 0, i32* @g        ; This time, the instruction always depends
2887                                            ; on the store in %end. Also, it is
2888                                            ; control-equivalent to %end, so this is
2889                                            ; well-defined (ignoring earlier undefined
2890                                            ; behavior in this example).
2892 .. _blockaddress:
2894 Addresses of Basic Blocks
2895 -------------------------
2897 ``blockaddress(@function, %block)``
2899 The '``blockaddress``' constant computes the address of the specified
2900 basic block in the specified function, and always has an ``i8*`` type.
2901 Taking the address of the entry block is illegal.
2903 This value only has defined behavior when used as an operand to the
2904 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`' instruction, or for comparisons
2905 against null. Pointer equality tests between labels addresses results in
2906 undefined behavior --- though, again, comparison against null is ok, and
2907 no label is equal to the null pointer. This may be passed around as an
2908 opaque pointer sized value as long as the bits are not inspected. This
2909 allows ``ptrtoint`` and arithmetic to be performed on these values so
2910 long as the original value is reconstituted before the ``indirectbr``
2911 instruction.
2913 Finally, some targets may provide defined semantics when using the value
2914 as the operand to an inline assembly, but that is target specific.
2916 .. _constantexprs:
2918 Constant Expressions
2919 --------------------
2921 Constant expressions are used to allow expressions involving other
2922 constants to be used as constants. Constant expressions may be of any
2923 :ref:`first class <t_firstclass>` type and may involve any LLVM operation
2924 that does not have side effects (e.g. load and call are not supported).
2925 The following is the syntax for constant expressions:
2927 ``trunc (CST to TYPE)``
2928     Truncate a constant to another type. The bit size of CST must be
2929     larger than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2930 ``zext (CST to TYPE)``
2931     Zero extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2932     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2933 ``sext (CST to TYPE)``
2934     Sign extend a constant to another type. The bit size of CST must be
2935     smaller than the bit size of TYPE. Both types must be integers.
2936 ``fptrunc (CST to TYPE)``
2937     Truncate a floating point constant to another floating point type.
2938     The size of CST must be larger than the size of TYPE. Both types
2939     must be floating point.
2940 ``fpext (CST to TYPE)``
2941     Floating point extend a constant to another type. The size of CST
2942     must be smaller or equal to the size of TYPE. Both types must be
2943     floating point.
2944 ``fptoui (CST to TYPE)``
2945     Convert a floating point constant to the corresponding unsigned
2946     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2947     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2948     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2949     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2950 ``fptosi (CST to TYPE)``
2951     Convert a floating point constant to the corresponding signed
2952     integer constant. TYPE must be a scalar or vector integer type. CST
2953     must be of scalar or vector floating point type. Both CST and TYPE
2954     must be scalars, or vectors of the same number of elements. If the
2955     value won't fit in the integer type, the results are undefined.
2956 ``uitofp (CST to TYPE)``
2957     Convert an unsigned integer constant to the corresponding floating
2958     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2959     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2960     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2961     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2962 ``sitofp (CST to TYPE)``
2963     Convert a signed integer constant to the corresponding floating
2964     point constant. TYPE must be a scalar or vector floating point type.
2965     CST must be of scalar or vector integer type. Both CST and TYPE must
2966     be scalars, or vectors of the same number of elements. If the value
2967     won't fit in the floating point type, the results are undefined.
2968 ``ptrtoint (CST to TYPE)``
2969     Convert a pointer typed constant to the corresponding integer
2970     constant. ``TYPE`` must be an integer type. ``CST`` must be of
2971     pointer type. The ``CST`` value is zero extended, truncated, or
2972     unchanged to make it fit in ``TYPE``.
2973 ``inttoptr (CST to TYPE)``
2974     Convert an integer constant to a pointer constant. TYPE must be a
2975     pointer type. CST must be of integer type. The CST value is zero
2976     extended, truncated, or unchanged to make it fit in a pointer size.
2977     This one is *really* dangerous!
2978 ``bitcast (CST to TYPE)``
2979     Convert a constant, CST, to another TYPE. The constraints of the
2980     operands are the same as those for the :ref:`bitcast
2981     instruction <i_bitcast>`.
2982 ``addrspacecast (CST to TYPE)``
2983     Convert a constant pointer or constant vector of pointer, CST, to another
2984     TYPE in a different address space. The constraints of the operands are the
2985     same as those for the :ref:`addrspacecast instruction <i_addrspacecast>`.
2986 ``getelementptr (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``, ``getelementptr inbounds (TY, CSTPTR, IDX0, IDX1, ...)``
2987     Perform the :ref:`getelementptr operation <i_getelementptr>` on
2988     constants. As with the :ref:`getelementptr <i_getelementptr>`
2989     instruction, the index list may have zero or more indexes, which are
2990     required to make sense for the type of "pointer to TY".
2991 ``select (COND, VAL1, VAL2)``
2992     Perform the :ref:`select operation <i_select>` on constants.
2993 ``icmp COND (VAL1, VAL2)``
2994     Performs the :ref:`icmp operation <i_icmp>` on constants.
2995 ``fcmp COND (VAL1, VAL2)``
2996     Performs the :ref:`fcmp operation <i_fcmp>` on constants.
2997 ``extractelement (VAL, IDX)``
2998     Perform the :ref:`extractelement operation <i_extractelement>` on
2999     constants.
3000 ``insertelement (VAL, ELT, IDX)``
3001     Perform the :ref:`insertelement operation <i_insertelement>` on
3002     constants.
3003 ``shufflevector (VEC1, VEC2, IDXMASK)``
3004     Perform the :ref:`shufflevector operation <i_shufflevector>` on
3005     constants.
3006 ``extractvalue (VAL, IDX0, IDX1, ...)``
3007     Perform the :ref:`extractvalue operation <i_extractvalue>` on
3008     constants. The index list is interpreted in a similar manner as
3009     indices in a ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At
3010     least one index value must be specified.
3011 ``insertvalue (VAL, ELT, IDX0, IDX1, ...)``
3012     Perform the :ref:`insertvalue operation <i_insertvalue>` on constants.
3013     The index list is interpreted in a similar manner as indices in a
3014     ':ref:`getelementptr <i_getelementptr>`' operation. At least one index
3015     value must be specified.
3016 ``OPCODE (LHS, RHS)``
3017     Perform the specified operation of the LHS and RHS constants. OPCODE
3018     may be any of the :ref:`binary <binaryops>` or :ref:`bitwise
3019     binary <bitwiseops>` operations. The constraints on operands are
3020     the same as those for the corresponding instruction (e.g. no bitwise
3021     operations on floating point values are allowed).
3023 Other Values
3024 ============
3026 .. _inlineasmexprs:
3028 Inline Assembler Expressions
3029 ----------------------------
3031 LLVM supports inline assembler expressions (as opposed to :ref:`Module-Level
3032 Inline Assembly <moduleasm>`) through the use of a special value. This value
3033 represents the inline assembler as a template string (containing the
3034 instructions to emit), a list of operand constraints (stored as a string), a
3035 flag that indicates whether or not the inline asm expression has side effects,
3036 and a flag indicating whether the function containing the asm needs to align its
3037 stack conservatively.
3039 The template string supports argument substitution of the operands using "``$``"
3040 followed by a number, to indicate substitution of the given register/memory
3041 location, as specified by the constraint string. "``${NUM:MODIFIER}``" may also
3042 be used, where ``MODIFIER`` is a target-specific annotation for how to print the
3043 operand (See :ref:`inline-asm-modifiers`).
3045 A literal "``$``" may be included by using "``$$``" in the template. To include
3046 other special characters into the output, the usual "``\XX``" escapes may be
3047 used, just as in other strings. Note that after template substitution, the
3048 resulting assembly string is parsed by LLVM's integrated assembler unless it is
3049 disabled -- even when emitting a ``.s`` file -- and thus must contain assembly
3050 syntax known to LLVM.
3052 LLVM's support for inline asm is modeled closely on the requirements of Clang's
3053 GCC-compatible inline-asm support. Thus, the feature-set and the constraint and
3054 modifier codes listed here are similar or identical to those in GCC's inline asm
3055 support. However, to be clear, the syntax of the template and constraint strings
3056 described here is *not* the same as the syntax accepted by GCC and Clang, and,
3057 while most constraint letters are passed through as-is by Clang, some get
3058 translated to other codes when converting from the C source to the LLVM
3059 assembly.
3061 An example inline assembler expression is:
3063 .. code-block:: llvm
3065     i32 (i32) asm "bswap $0", "=r,r"
3067 Inline assembler expressions may **only** be used as the callee operand
3068 of a :ref:`call <i_call>` or an :ref:`invoke <i_invoke>` instruction.
3069 Thus, typically we have:
3071 .. code-block:: llvm
3073     %X = call i32 asm "bswap $0", "=r,r"(i32 %Y)
3075 Inline asms with side effects not visible in the constraint list must be
3076 marked as having side effects. This is done through the use of the
3077 '``sideeffect``' keyword, like so:
3079 .. code-block:: llvm
3081     call void asm sideeffect "eieio", ""()
3083 In some cases inline asms will contain code that will not work unless
3084 the stack is aligned in some way, such as calls or SSE instructions on
3085 x86, yet will not contain code that does that alignment within the asm.
3086 The compiler should make conservative assumptions about what the asm
3087 might contain and should generate its usual stack alignment code in the
3088 prologue if the '``alignstack``' keyword is present:
3090 .. code-block:: llvm
3092     call void asm alignstack "eieio", ""()
3094 Inline asms also support using non-standard assembly dialects. The
3095 assumed dialect is ATT. When the '``inteldialect``' keyword is present,
3096 the inline asm is using the Intel dialect. Currently, ATT and Intel are
3097 the only supported dialects. An example is:
3099 .. code-block:: llvm
3101     call void asm inteldialect "eieio", ""()
3103 If multiple keywords appear the '``sideeffect``' keyword must come
3104 first, the '``alignstack``' keyword second and the '``inteldialect``'
3105 keyword last.
3107 Inline Asm Constraint String
3108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3110 The constraint list is a comma-separated string, each element containing one or
3111 more constraint codes.
3113 For each element in the constraint list an appropriate register or memory
3114 operand will be chosen, and it will be made available to assembly template
3115 string expansion as ``$0`` for the first constraint in the list, ``$1`` for the
3116 second, etc.
3118 There are three different types of constraints, which are distinguished by a
3119 prefix symbol in front of the constraint code: Output, Input, and Clobber. The
3120 constraints must always be given in that order: outputs first, then inputs, then
3121 clobbers. They cannot be intermingled.
3123 There are also three different categories of constraint codes:
3125 - Register constraint. This is either a register class, or a fixed physical
3126   register. This kind of constraint will allocate a register, and if necessary,
3127   bitcast the argument or result to the appropriate type.
3128 - Memory constraint. This kind of constraint is for use with an instruction
3129   taking a memory operand. Different constraints allow for different addressing
3130   modes used by the target.
3131 - Immediate value constraint. This kind of constraint is for an integer or other
3132   immediate value which can be rendered directly into an instruction. The
3133   various target-specific constraints allow the selection of a value in the
3134   proper range for the instruction you wish to use it with.
3136 Output constraints
3137 """"""""""""""""""
3139 Output constraints are specified by an "``=``" prefix (e.g. "``=r``"). This
3140 indicates that the assembly will write to this operand, and the operand will
3141 then be made available as a return value of the ``asm`` expression. Output
3142 constraints do not consume an argument from the call instruction. (Except, see
3143 below about indirect outputs).
3145 Normally, it is expected that no output locations are written to by the assembly
3146 expression until *all* of the inputs have been read. As such, LLVM may assign
3147 the same register to an output and an input. If this is not safe (e.g. if the
3148 assembly contains two instructions, where the first writes to one output, and
3149 the second reads an input and writes to a second output), then the "``&``"
3150 modifier must be used (e.g. "``=&r``") to specify that the output is an
3151 "early-clobber" output. Marking an output as "early-clobber" ensures that LLVM
3152 will not use the same register for any inputs (other than an input tied to this
3153 output).
3155 Input constraints
3156 """""""""""""""""
3158 Input constraints do not have a prefix -- just the constraint codes. Each input
3159 constraint will consume one argument from the call instruction. It is not
3160 permitted for the asm to write to any input register or memory location (unless
3161 that input is tied to an output). Note also that multiple inputs may all be
3162 assigned to the same register, if LLVM can determine that they necessarily all
3163 contain the same value.
3165 Instead of providing a Constraint Code, input constraints may also "tie"
3166 themselves to an output constraint, by providing an integer as the constraint
3167 string. Tied inputs still consume an argument from the call instruction, and
3168 take up a position in the asm template numbering as is usual -- they will simply
3169 be constrained to always use the same register as the output they've been tied
3170 to. For example, a constraint string of "``=r,0``" says to assign a register for
3171 output, and use that register as an input as well (it being the 0'th
3172 constraint).
3174 It is permitted to tie an input to an "early-clobber" output. In that case, no
3175 *other* input may share the same register as the input tied to the early-clobber
3176 (even when the other input has the same value).
3178 You may only tie an input to an output which has a register constraint, not a
3179 memory constraint. Only a single input may be tied to an output.
3181 There is also an "interesting" feature which deserves a bit of explanation: if a
3182 register class constraint allocates a register which is too small for the value
3183 type operand provided as input, the input value will be split into multiple
3184 registers, and all of them passed to the inline asm.
3186 However, this feature is often not as useful as you might think.
3188 Firstly, the registers are *not* guaranteed to be consecutive. So, on those
3189 architectures that have instructions which operate on multiple consecutive
3190 instructions, this is not an appropriate way to support them. (e.g. the 32-bit
3191 SparcV8 has a 64-bit load, which instruction takes a single 32-bit register. The
3192 hardware then loads into both the named register, and the next register. This
3193 feature of inline asm would not be useful to support that.)
3195 A few of the targets provide a template string modifier allowing explicit access
3196 to the second register of a two-register operand (e.g. MIPS ``L``, ``M``, and
3197 ``D``). On such an architecture, you can actually access the second allocated
3198 register (yet, still, not any subsequent ones). But, in that case, you're still
3199 probably better off simply splitting the value into two separate operands, for
3200 clarity. (e.g. see the description of the ``A`` constraint on X86, which,
3201 despite existing only for use with this feature, is not really a good idea to
3202 use)
3204 Indirect inputs and outputs
3205 """""""""""""""""""""""""""
3207 Indirect output or input constraints can be specified by the "``*``" modifier
3208 (which goes after the "``=``" in case of an output). This indicates that the asm
3209 will write to or read from the contents of an *address* provided as an input
3210 argument. (Note that in this way, indirect outputs act more like an *input* than
3211 an output: just like an input, they consume an argument of the call expression,
3212 rather than producing a return value. An indirect output constraint is an
3213 "output" only in that the asm is expected to write to the contents of the input
3214 memory location, instead of just read from it).
3216 This is most typically used for memory constraint, e.g. "``=*m``", to pass the
3217 address of a variable as a value.
3219 It is also possible to use an indirect *register* constraint, but only on output
3220 (e.g. "``=*r``"). This will cause LLVM to allocate a register for an output
3221 value normally, and then, separately emit a store to the address provided as
3222 input, after the provided inline asm. (It's not clear what value this
3223 functionality provides, compared to writing the store explicitly after the asm
3224 statement, and it can only produce worse code, since it bypasses many
3225 optimization passes. I would recommend not using it.)
3228 Clobber constraints
3229 """""""""""""""""""
3231 A clobber constraint is indicated by a "``~``" prefix. A clobber does not
3232 consume an input operand, nor generate an output. Clobbers cannot use any of the
3233 general constraint code letters -- they may use only explicit register
3234 constraints, e.g. "``~{eax}``". The one exception is that a clobber string of
3235 "``~{memory}``" indicates that the assembly writes to arbitrary undeclared
3236 memory locations -- not only the memory pointed to by a declared indirect
3237 output.
3240 Constraint Codes
3241 """"""""""""""""
3242 After a potential prefix comes constraint code, or codes.
3244 A Constraint Code is either a single letter (e.g. "``r``"), a "``^``" character
3245 followed by two letters (e.g. "``^wc``"), or "``{``" register-name "``}``"
3246 (e.g. "``{eax}``").
3248 The one and two letter constraint codes are typically chosen to be the same as
3249 GCC's constraint codes.
3251 A single constraint may include one or more than constraint code in it, leaving
3252 it up to LLVM to choose which one to use. This is included mainly for
3253 compatibility with the translation of GCC inline asm coming from clang.
3255 There are two ways to specify alternatives, and either or both may be used in an
3256 inline asm constraint list:
3258 1) Append the codes to each other, making a constraint code set. E.g. "``im``"
3259    or "``{eax}m``". This means "choose any of the options in the set". The
3260    choice of constraint is made independently for each constraint in the
3261    constraint list.
3263 2) Use "``|``" between constraint code sets, creating alternatives. Every
3264    constraint in the constraint list must have the same number of alternative
3265    sets. With this syntax, the same alternative in *all* of the items in the
3266    constraint list will be chosen together.
3268 Putting those together, you might have a two operand constraint string like
3269 ``"rm|r,ri|rm"``. This indicates that if operand 0 is ``r`` or ``m``, then
3270 operand 1 may be one of ``r`` or ``i``. If operand 0 is ``r``, then operand 1
3271 may be one of ``r`` or ``m``. But, operand 0 and 1 cannot both be of type m.
3273 However, the use of either of the alternatives features is *NOT* recommended, as
3274 LLVM is not able to make an intelligent choice about which one to use. (At the
3275 point it currently needs to choose, not enough information is available to do so
3276 in a smart way.) Thus, it simply tries to make a choice that's most likely to
3277 compile, not one that will be optimal performance. (e.g., given "``rm``", it'll
3278 always choose to use memory, not registers). And, if given multiple registers,
3279 or multiple register classes, it will simply choose the first one. (In fact, it
3280 doesn't currently even ensure explicitly specified physical registers are
3281 unique, so specifying multiple physical registers as alternatives, like
3282 ``{r11}{r12},{r11}{r12}``, will assign r11 to both operands, not at all what was
3283 intended.)
3285 Supported Constraint Code List
3286 """"""""""""""""""""""""""""""
3288 The constraint codes are, in general, expected to behave the same way they do in
3289 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3290 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3291 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3293 Some constraint codes are typically supported by all targets:
3295 - ``r``: A register in the target's general purpose register class.
3296 - ``m``: A memory address operand. It is target-specific what addressing modes
3297   are supported, typical examples are register, or register + register offset,
3298   or register + immediate offset (of some target-specific size).
3299 - ``i``: An integer constant (of target-specific width). Allows either a simple
3300   immediate, or a relocatable value.
3301 - ``n``: An integer constant -- *not* including relocatable values.
3302 - ``s``: An integer constant, but allowing *only* relocatable values.
3303 - ``X``: Allows an operand of any kind, no constraint whatsoever. Typically
3304   useful to pass a label for an asm branch or call.
3306   .. FIXME: but that surely isn't actually okay to jump out of an asm
3307      block without telling llvm about the control transfer???)
3309 - ``{register-name}``: Requires exactly the named physical register.
3311 Other constraints are target-specific:
3313 AArch64:
3315 - ``z``: An immediate integer 0. Outputs ``WZR`` or ``XZR``, as appropriate.
3316 - ``I``: An immediate integer valid for an ``ADD`` or ``SUB`` instruction,
3317   i.e. 0 to 4095 with optional shift by 12.
3318 - ``J``: An immediate integer that, when negated, is valid for an ``ADD`` or
3319   ``SUB`` instruction, i.e. -1 to -4095 with optional left shift by 12.
3320 - ``K``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 32' of a
3321   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 32-bit register.
3322 - ``L``: An immediate integer that is valid for the 'bitmask immediate 64' of a
3323   logical instruction like ``AND``, ``EOR``, or ``ORR`` with a 64-bit register.
3324 - ``M``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3325   32-bit register. This is a superset of ``K``: in addition to the bitmask
3326   immediate, also allows immediate integers which can be loaded with a single
3327   ``MOVZ`` or ``MOVL`` instruction.
3328 - ``N``: An immediate integer for use with the ``MOV`` assembly alias on a
3329   64-bit register. This is a superset of ``L``.
3330 - ``Q``: Memory address operand must be in a single register (no
3331   offsets). (However, LLVM currently does this for the ``m`` constraint as
3332   well.)
3333 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register (W* or X*).
3334 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register.
3335 - ``x``: A lower 128-bit floating-point/SIMD register (``V0`` to ``V15``).
3337 AMDGPU:
3339 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3340 - ``[0-9]v``: The 32-bit VGPR register, number 0-9.
3341 - ``[0-9]s``: The 32-bit SGPR register, number 0-9.
3344 All ARM modes:
3346 - ``Q``, ``Um``, ``Un``, ``Uq``, ``Us``, ``Ut``, ``Uv``, ``Uy``: Memory address
3347   operand. Treated the same as operand ``m``, at the moment.
3349 ARM and ARM's Thumb2 mode:
3351 - ``j``: An immediate integer between 0 and 65535 (valid for ``MOVW``)
3352 - ``I``: An immediate integer valid for a data-processing instruction.
3353 - ``J``: An immediate integer between -4095 and 4095.
3354 - ``K``: An immediate integer whose bitwise inverse is valid for a
3355   data-processing instruction. (Can be used with template modifier "``B``" to
3356   print the inverted value).
3357 - ``L``: An immediate integer whose negation is valid for a data-processing
3358   instruction. (Can be used with template modifier "``n``" to print the negated
3359   value).
3360 - ``M``: A power of two or a integer between 0 and 32.
3361 - ``N``: Invalid immediate constraint.
3362 - ``O``: Invalid immediate constraint.
3363 - ``r``: A general-purpose 32-bit integer register (``r0-r15``).
3364 - ``l``: In Thumb2 mode, low 32-bit GPR registers (``r0-r7``). In ARM mode, same
3365   as ``r``.
3366 - ``h``: In Thumb2 mode, a high 32-bit GPR register (``r8-r15``). In ARM mode,
3367   invalid.
3368 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3369   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3370 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3371   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3372 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3373   ``s0-s31``.
3375 ARM's Thumb1 mode:
3377 - ``I``: An immediate integer between 0 and 255.
3378 - ``J``: An immediate integer between -255 and -1.
3379 - ``K``: An immediate integer between 0 and 255, with optional left-shift by
3380   some amount.
3381 - ``L``: An immediate integer between -7 and 7.
3382 - ``M``: An immediate integer which is a multiple of 4 between 0 and 1020.
3383 - ``N``: An immediate integer between 0 and 31.
3384 - ``O``: An immediate integer which is a multiple of 4 between -508 and 508.
3385 - ``r``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3386 - ``l``: A low 32-bit GPR register (``r0-r7``).
3387 - ``h``: A high GPR register (``r0-r7``).
3388 - ``w``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s31``,
3389   ``d0-d31``, or ``q0-q15``.
3390 - ``x``: A 32, 64, or 128-bit floating-point/SIMD register: ``s0-s15``,
3391   ``d0-d7``, or ``q0-q3``.
3392 - ``t``: A floating-point/SIMD register, only supports 32-bit values:
3393   ``s0-s31``.
3396 Hexagon:
3398 - ``o``, ``v``: A memory address operand, treated the same as constraint ``m``,
3399   at the moment.
3400 - ``r``: A 32 or 64-bit register.
3402 MSP430:
3404 - ``r``: An 8 or 16-bit register.
3406 MIPS:
3408 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3409 - ``J``: An immediate integer zero.
3410 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3411 - ``L``: An immediate 32-bit integer, where the lower 16 bits are 0.
3412 - ``N``: An immediate integer between -65535 and -1.
3413 - ``O``: An immediate signed 15-bit integer.
3414 - ``P``: An immediate integer between 1 and 65535.
3415 - ``m``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3416   register plus 16-bit immediate offset. In MIPS mode, just a base register.
3417 - ``R``: A memory address operand. In MIPS-SE mode, allows a base address
3418   register plus a 9-bit signed offset. In MIPS mode, the same as constraint
3419   ``m``.
3420 - ``ZC``: A memory address operand, suitable for use in a ``pref``, ``ll``, or
3421   ``sc`` instruction on the given subtarget (details vary).
3422 - ``r``, ``d``,  ``y``: A 32 or 64-bit GPR register.
3423 - ``f``: A 32 or 64-bit FPU register (``F0-F31``), or a 128-bit MSA register
3424   (``W0-W31``). In the case of MSA registers, it is recommended to use the ``w``
3425   argument modifier for compatibility with GCC.
3426 - ``c``: A 32-bit or 64-bit GPR register suitable for indirect jump (always
3427   ``25``).
3428 - ``l``: The ``lo`` register, 32 or 64-bit.
3429 - ``x``: Invalid.
3431 NVPTX:
3433 - ``b``: A 1-bit integer register.
3434 - ``c`` or ``h``: A 16-bit integer register.
3435 - ``r``: A 32-bit integer register.
3436 - ``l`` or ``N``: A 64-bit integer register.
3437 - ``f``: A 32-bit float register.
3438 - ``d``: A 64-bit float register.
3441 PowerPC:
3443 - ``I``: An immediate signed 16-bit integer.
3444 - ``J``: An immediate unsigned 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3445 - ``K``: An immediate unsigned 16-bit integer.
3446 - ``L``: An immediate signed 16-bit integer, shifted left 16 bits.
3447 - ``M``: An immediate integer greater than 31.
3448 - ``N``: An immediate integer that is an exact power of 2.
3449 - ``O``: The immediate integer constant 0.
3450 - ``P``: An immediate integer constant whose negation is a signed 16-bit
3451   constant.
3452 - ``es``, ``o``, ``Q``, ``Z``, ``Zy``: A memory address operand, currently
3453   treated the same as ``m``.
3454 - ``r``: A 32 or 64-bit integer register.
3455 - ``b``: A 32 or 64-bit integer register, excluding ``R0`` (that is:
3456   ``R1-R31``).
3457 - ``f``: A 32 or 64-bit float register (``F0-F31``), or when QPX is enabled, a
3458   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``; aliases the ``F`` registers).
3459 - ``v``: For ``4 x f32`` or ``4 x f64`` types, when QPX is enabled, a
3460   128 or 256-bit QPX register (``Q0-Q31``), otherwise a 128-bit
3461   altivec vector register (``V0-V31``).
3463   .. FIXME: is this a bug that v accepts QPX registers? I think this
3464      is supposed to only use the altivec vector registers?
3466 - ``y``: Condition register (``CR0-CR7``).
3467 - ``wc``: An individual CR bit in a CR register.
3468 - ``wa``, ``wd``, ``wf``: Any 128-bit VSX vector register, from the full VSX
3469   register set (overlapping both the floating-point and vector register files).
3470 - ``ws``: A 32 or 64-bit floating point register, from the full VSX register
3471   set.
3473 Sparc:
3475 - ``I``: An immediate 13-bit signed integer.
3476 - ``r``: A 32-bit integer register.
3478 SystemZ:
3480 - ``I``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3481 - ``J``: An immediate unsigned 12-bit integer.
3482 - ``K``: An immediate signed 16-bit integer.
3483 - ``L``: An immediate signed 20-bit integer.
3484 - ``M``: An immediate integer 0x7fffffff.
3485 - ``Q``, ``R``, ``S``, ``T``: A memory address operand, treated the same as
3486   ``m``, at the moment.
3487 - ``r`` or ``d``: A 32, 64, or 128-bit integer register.
3488 - ``a``: A 32, 64, or 128-bit integer address register (excludes R0, which in an
3489   address context evaluates as zero).
3490 - ``h``: A 32-bit value in the high part of a 64bit data register
3491   (LLVM-specific)
3492 - ``f``: A 32, 64, or 128-bit floating point register.
3494 X86:
3496 - ``I``: An immediate integer between 0 and 31.
3497 - ``J``: An immediate integer between 0 and 64.
3498 - ``K``: An immediate signed 8-bit integer.
3499 - ``L``: An immediate integer, 0xff or 0xffff or (in 64-bit mode only)
3500   0xffffffff.
3501 - ``M``: An immediate integer between 0 and 3.
3502 - ``N``: An immediate unsigned 8-bit integer.
3503 - ``O``: An immediate integer between 0 and 127.
3504 - ``e``: An immediate 32-bit signed integer.
3505 - ``Z``: An immediate 32-bit unsigned integer.
3506 - ``o``, ``v``: Treated the same as ``m``, at the moment.
3507 - ``q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3508   ``l`` integer register. On X86-32, this is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d``
3509   registers, and on X86-64, it is all of the integer registers.
3510 - ``Q``: An 8, 16, 32, or 64-bit register which can be accessed as an 8-bit
3511   ``h`` integer register. This is the ``a``, ``b``, ``c``, and ``d`` registers.
3512 - ``r`` or ``l``: An 8, 16, 32, or 64-bit integer register.
3513 - ``R``: An 8, 16, 32, or 64-bit "legacy" integer register -- one which has
3514   existed since i386, and can be accessed without the REX prefix.
3515 - ``f``: A 32, 64, or 80-bit '387 FPU stack pseudo-register.
3516 - ``y``: A 64-bit MMX register, if MMX is enabled.
3517 - ``x``: If SSE is enabled: a 32 or 64-bit scalar operand, or 128-bit vector
3518   operand in a SSE register. If AVX is also enabled, can also be a 256-bit
3519   vector operand in an AVX register. If AVX-512 is also enabled, can also be a
3520   512-bit vector operand in an AVX512 register, Otherwise, an error.
3521 - ``Y``: The same as ``x``, if *SSE2* is enabled, otherwise an error.
3522 - ``A``: Special case: allocates EAX first, then EDX, for a single operand (in
3523   32-bit mode, a 64-bit integer operand will get split into two registers). It
3524   is not recommended to use this constraint, as in 64-bit mode, the 64-bit
3525   operand will get allocated only to RAX -- if two 32-bit operands are needed,
3526   you're better off splitting it yourself, before passing it to the asm
3527   statement.
3529 XCore:
3531 - ``r``: A 32-bit integer register.
3534 .. _inline-asm-modifiers:
3536 Asm template argument modifiers
3537 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3539 In the asm template string, modifiers can be used on the operand reference, like
3540 "``${0:n}``".
3542 The modifiers are, in general, expected to behave the same way they do in
3543 GCC. LLVM's support is often implemented on an 'as-needed' basis, to support C
3544 inline asm code which was supported by GCC. A mismatch in behavior between LLVM
3545 and GCC likely indicates a bug in LLVM.
3547 Target-independent:
3549 - ``c``: Print an immediate integer constant unadorned, without
3550   the target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3551 - ``n``: Negate and print immediate integer constant unadorned, without the
3552   target-specific immediate punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3553 - ``l``: Print as an unadorned label, without the target-specific label
3554   punctuation (e.g. no ``$`` prefix).
3556 AArch64:
3558 - ``w``: Print a GPR register with a ``w*`` name instead of ``x*`` name. E.g.,
3559   instead of ``x30``, print ``w30``.
3560 - ``x``: Print a GPR register with a ``x*`` name. (this is the default, anyhow).
3561 - ``b``, ``h``, ``s``, ``d``, ``q``: Print a floating-point/SIMD register with a
3562   ``b*``, ``h*``, ``s*``, ``d*``, or ``q*`` name, rather than the default of
3563   ``v*``.
3565 AMDGPU:
3567 - ``r``: No effect.
3569 ARM:
3571 - ``a``: Print an operand as an address (with ``[`` and ``]`` surrounding a
3572   register).
3573 - ``P``: No effect.
3574 - ``q``: No effect.
3575 - ``y``: Print a VFP single-precision register as an indexed double (e.g. print
3576   as ``d4[1]`` instead of ``s9``)
3577 - ``B``: Bitwise invert and print an immediate integer constant without ``#``
3578   prefix.
3579 - ``L``: Print the low 16-bits of an immediate integer constant.
3580 - ``M``: Print as a register set suitable for ldm/stm. Also prints *all*
3581   register operands subsequent to the specified one (!), so use carefully.
3582 - ``Q``: Print the low-order register of a register-pair, or the low-order
3583   register of a two-register operand.
3584 - ``R``: Print the high-order register of a register-pair, or the high-order
3585   register of a two-register operand.
3586 - ``H``: Print the second register of a register-pair. (On a big-endian system,
3587   ``H`` is equivalent to ``Q``, and on little-endian system, ``H`` is equivalent
3588   to ``R``.)
3590   .. FIXME: H doesn't currently support printing the second register
3591      of a two-register operand.
3593 - ``e``: Print the low doubleword register of a NEON quad register.
3594 - ``f``: Print the high doubleword register of a NEON quad register.
3595 - ``m``: Print the base register of a memory operand without the ``[`` and ``]``
3596   adornment.
3598 Hexagon:
3600 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3601   has been allocated consecutively to the first.
3603   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3604      nothing that ensures that happens, is there?
3606 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3607   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3609 MSP430:
3611 No additional modifiers.
3613 MIPS:
3615 - ``X``: Print an immediate integer as hexadecimal
3616 - ``x``: Print the low 16 bits of an immediate integer as hexadecimal.
3617 - ``d``: Print an immediate integer as decimal.
3618 - ``m``: Subtract one and print an immediate integer as decimal.
3619 - ``z``: Print $0 if an immediate zero, otherwise print normally.
3620 - ``L``: Print the low-order register of a two-register operand, or prints the
3621   address of the low-order word of a double-word memory operand.
3623   .. FIXME: L seems to be missing memory operand support.
3625 - ``M``: Print the high-order register of a two-register operand, or prints the
3626   address of the high-order word of a double-word memory operand.
3628   .. FIXME: M seems to be missing memory operand support.
3630 - ``D``: Print the second register of a two-register operand, or prints the
3631   second word of a double-word memory operand. (On a big-endian system, ``D`` is
3632   equivalent to ``L``, and on little-endian system, ``D`` is equivalent to
3633   ``M``.)
3634 - ``w``: No effect. Provided for compatibility with GCC which requires this
3635   modifier in order to print MSA registers (``W0-W31``) with the ``f``
3636   constraint.
3638 NVPTX:
3640 - ``r``: No effect.
3642 PowerPC:
3644 - ``L``: Print the second register of a two-register operand. Requires that it
3645   has been allocated consecutively to the first.
3647   .. FIXME: why is it restricted to consecutive ones? And there's
3648      nothing that ensures that happens, is there?
3650 - ``I``: Print the letter 'i' if the operand is an integer constant, otherwise
3651   nothing. Used to print 'addi' vs 'add' instructions.
3652 - ``y``: For a memory operand, prints formatter for a two-register X-form
3653   instruction. (Currently always prints ``r0,OPERAND``).
3654 - ``U``: Prints 'u' if the memory operand is an update form, and nothing
3655   otherwise. (NOTE: LLVM does not support update form, so this will currently
3656   always print nothing)
3657 - ``X``: Prints 'x' if the memory operand is an indexed form. (NOTE: LLVM does
3658   not support indexed form, so this will currently always print nothing)
3660 Sparc:
3662 - ``r``: No effect.
3664 SystemZ:
3666 SystemZ implements only ``n``, and does *not* support any of the other
3667 target-independent modifiers.
3669 X86:
3671 - ``c``: Print an unadorned integer or symbol name. (The latter is
3672   target-specific behavior for this typically target-independent modifier).
3673 - ``A``: Print a register name with a '``*``' before it.
3674 - ``b``: Print an 8-bit register name (e.g. ``al``); do nothing on a memory
3675   operand.
3676 - ``h``: Print the upper 8-bit register name (e.g. ``ah``); do nothing on a
3677   memory operand.
3678 - ``w``: Print the 16-bit register name (e.g. ``ax``); do nothing on a memory
3679   operand.
3680 - ``k``: Print the 32-bit register name (e.g. ``eax``); do nothing on a memory
3681   operand.
3682 - ``q``: Print the 64-bit register name (e.g. ``rax``), if 64-bit registers are
3683   available, otherwise the 32-bit register name; do nothing on a memory operand.
3684 - ``n``: Negate and print an unadorned integer, or, for operands other than an
3685   immediate integer (e.g. a relocatable symbol expression), print a '-' before
3686   the operand. (The behavior for relocatable symbol expressions is a
3687   target-specific behavior for this typically target-independent modifier)
3688 - ``H``: Print a memory reference with additional offset +8.
3689 - ``P``: Print a memory reference or operand for use as the argument of a call
3690   instruction. (E.g. omit ``(rip)``, even though it's PC-relative.)
3692 XCore:
3694 No additional modifiers.
3697 Inline Asm Metadata
3698 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3700 The call instructions that wrap inline asm nodes may have a
3701 "``!srcloc``" MDNode attached to it that contains a list of constant
3702 integers. If present, the code generator will use the integer as the
3703 location cookie value when report errors through the ``LLVMContext``
3704 error reporting mechanisms. This allows a front-end to correlate backend
3705 errors that occur with inline asm back to the source code that produced
3706 it. For example:
3708 .. code-block:: llvm
3710     call void asm sideeffect "something bad", ""(), !srcloc !42
3711     ...
3712     !42 = !{ i32 1234567 }
3714 It is up to the front-end to make sense of the magic numbers it places
3715 in the IR. If the MDNode contains multiple constants, the code generator
3716 will use the one that corresponds to the line of the asm that the error
3717 occurs on.
3719 .. _metadata:
3721 Metadata
3722 ========
3724 LLVM IR allows metadata to be attached to instructions in the program
3725 that can convey extra information about the code to the optimizers and
3726 code generator. One example application of metadata is source-level
3727 debug information. There are two metadata primitives: strings and nodes.
3729 Metadata does not have a type, and is not a value. If referenced from a
3730 ``call`` instruction, it uses the ``metadata`` type.
3732 All metadata are identified in syntax by a exclamation point ('``!``').
3734 .. _metadata-string:
3736 Metadata Nodes and Metadata Strings
3737 -----------------------------------
3739 A metadata string is a string surrounded by double quotes. It can
3740 contain any character by escaping non-printable characters with
3741 "``\xx``" where "``xx``" is the two digit hex code. For example:
3742 "``!"test\00"``".
3744 Metadata nodes are represented with notation similar to structure
3745 constants (a comma separated list of elements, surrounded by braces and
3746 preceded by an exclamation point). Metadata nodes can have any values as
3747 their operand. For example:
3749 .. code-block:: llvm
3751     !{ !"test\00", i32 10}
3753 Metadata nodes that aren't uniqued use the ``distinct`` keyword. For example:
3755 .. code-block:: llvm
3757     !0 = distinct !{!"test\00", i32 10}
3759 ``distinct`` nodes are useful when nodes shouldn't be merged based on their
3760 content. They can also occur when transformations cause uniquing collisions
3761 when metadata operands change.
3763 A :ref:`named metadata <namedmetadatastructure>` is a collection of
3764 metadata nodes, which can be looked up in the module symbol table. For
3765 example:
3767 .. code-block:: llvm
3769     !foo = !{!4, !3}
3771 Metadata can be used as function arguments. Here ``llvm.dbg.value``
3772 function is using two metadata arguments:
3774 .. code-block:: llvm
3776     call void @llvm.dbg.value(metadata !24, i64 0, metadata !25)
3778 Metadata can be attached to an instruction. Here metadata ``!21`` is attached
3779 to the ``add`` instruction using the ``!dbg`` identifier:
3781 .. code-block:: llvm
3783     %indvar.next = add i64 %indvar, 1, !dbg !21
3785 Metadata can also be attached to a function definition. Here metadata ``!22``
3786 is attached to the ``foo`` function using the ``!dbg`` identifier:
3788 .. code-block:: llvm
3790     define void @foo() !dbg !22 {
3791       ret void
3792     }
3794 More information about specific metadata nodes recognized by the
3795 optimizers and code generator is found below.
3797 .. _specialized-metadata:
3799 Specialized Metadata Nodes
3800 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
3802 Specialized metadata nodes are custom data structures in metadata (as opposed
3803 to generic tuples). Their fields are labelled, and can be specified in any
3804 order.
3806 These aren't inherently debug info centric, but currently all the specialized
3807 metadata nodes are related to debug info.
3809 .. _DICompileUnit:
3811 DICompileUnit
3812 """""""""""""
3814 ``DICompileUnit`` nodes represent a compile unit. The ``enums:``,
3815 ``retainedTypes:``, ``subprograms:``, ``globals:``, ``imports:`` and ``macros:``
3816 fields are tuples containing the debug info to be emitted along with the compile
3817 unit, regardless of code optimizations (some nodes are only emitted if there are
3818 references to them from instructions).
3820 .. code-block:: llvm
3822     !0 = !DICompileUnit(language: DW_LANG_C99, file: !1, producer: "clang",
3823                         isOptimized: true, flags: "-O2", runtimeVersion: 2,
3824                         splitDebugFilename: "abc.debug", emissionKind: 1,
3825                         enums: !2, retainedTypes: !3, subprograms: !4,
3826                         globals: !5, imports: !6, macros: !7, dwoId: 0x0abcd)
3828 Compile unit descriptors provide the root scope for objects declared in a
3829 specific compilation unit. File descriptors are defined using this scope.
3830 These descriptors are collected by a named metadata ``!llvm.dbg.cu``. They
3831 keep track of subprograms, global variables, type information, and imported
3832 entities (declarations and namespaces).
3834 .. _DIFile:
3836 DIFile
3837 """"""
3839 ``DIFile`` nodes represent files. The ``filename:`` can include slashes.
3841 .. code-block:: llvm
3843     !0 = !DIFile(filename: "path/to/file", directory: "/path/to/dir")
3845 Files are sometimes used in ``scope:`` fields, and are the only valid target
3846 for ``file:`` fields.
3848 .. _DIBasicType:
3850 DIBasicType
3851 """""""""""
3853 ``DIBasicType`` nodes represent primitive types, such as ``int``, ``bool`` and
3854 ``float``. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_base_type``.
3856 .. code-block:: llvm
3858     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3859                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3860     !1 = !DIBasicType(tag: DW_TAG_unspecified_type, name: "decltype(nullptr)")
3862 The ``encoding:`` describes the details of the type. Usually it's one of the
3863 following:
3865 .. code-block:: llvm
3867   DW_ATE_address       = 1
3868   DW_ATE_boolean       = 2
3869   DW_ATE_float         = 4
3870   DW_ATE_signed        = 5
3871   DW_ATE_signed_char   = 6
3872   DW_ATE_unsigned      = 7
3873   DW_ATE_unsigned_char = 8
3875 .. _DISubroutineType:
3877 DISubroutineType
3878 """"""""""""""""
3880 ``DISubroutineType`` nodes represent subroutine types. Their ``types:`` field
3881 refers to a tuple; the first operand is the return type, while the rest are the
3882 types of the formal arguments in order. If the first operand is ``null``, that
3883 represents a function with no return value (such as ``void foo() {}`` in C++).
3885 .. code-block:: llvm
3887     !0 = !BasicType(name: "int", size: 32, align: 32, DW_ATE_signed)
3888     !1 = !BasicType(name: "char", size: 8, align: 8, DW_ATE_signed_char)
3889     !2 = !DISubroutineType(types: !{null, !0, !1}) ; void (int, char)
3891 .. _DIDerivedType:
3893 DIDerivedType
3894 """""""""""""
3896 ``DIDerivedType`` nodes represent types derived from other types, such as
3897 qualified types.
3899 .. code-block:: llvm
3901     !0 = !DIBasicType(name: "unsigned char", size: 8, align: 8,
3902                       encoding: DW_ATE_unsigned_char)
3903     !1 = !DIDerivedType(tag: DW_TAG_pointer_type, baseType: !0, size: 32,
3904                         align: 32)
3906 The following ``tag:`` values are valid:
3908 .. code-block:: llvm
3910   DW_TAG_formal_parameter   = 5
3911   DW_TAG_member             = 13
3912   DW_TAG_pointer_type       = 15
3913   DW_TAG_reference_type     = 16
3914   DW_TAG_typedef            = 22
3915   DW_TAG_ptr_to_member_type = 31
3916   DW_TAG_const_type         = 38
3917   DW_TAG_volatile_type      = 53
3918   DW_TAG_restrict_type      = 55
3920 ``DW_TAG_member`` is used to define a member of a :ref:`composite type
3921 <DICompositeType>` or :ref:`subprogram <DISubprogram>`. The type of the member
3922 is the ``baseType:``. The ``offset:`` is the member's bit offset.
3923 ``DW_TAG_formal_parameter`` is used to define a member which is a formal
3924 argument of a subprogram.
3926 ``DW_TAG_typedef`` is used to provide a name for the ``baseType:``.
3928 ``DW_TAG_pointer_type``, ``DW_TAG_reference_type``, ``DW_TAG_const_type``,
3929 ``DW_TAG_volatile_type`` and ``DW_TAG_restrict_type`` are used to qualify the
3930 ``baseType:``.
3932 Note that the ``void *`` type is expressed as a type derived from NULL.
3934 .. _DICompositeType:
3936 DICompositeType
3937 """""""""""""""
3939 ``DICompositeType`` nodes represent types composed of other types, like
3940 structures and unions. ``elements:`` points to a tuple of the composed types.
3942 If the source language supports ODR, the ``identifier:`` field gives the unique
3943 identifier used for type merging between modules. When specified, other types
3944 can refer to composite types indirectly via a :ref:`metadata string
3945 <metadata-string>` that matches their identifier.
3947 .. code-block:: llvm
3949     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
3950     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
3951     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
3952     !3 = !DICompositeType(tag: DW_TAG_enumeration_type, name: "Enum", file: !12,
3953                           line: 2, size: 32, align: 32, identifier: "_M4Enum",
3954                           elements: !{!0, !1, !2})
3956 The following ``tag:`` values are valid:
3958 .. code-block:: llvm
3960   DW_TAG_array_type       = 1
3961   DW_TAG_class_type       = 2
3962   DW_TAG_enumeration_type = 4
3963   DW_TAG_structure_type   = 19
3964   DW_TAG_union_type       = 23
3965   DW_TAG_subroutine_type  = 21
3966   DW_TAG_inheritance      = 28
3969 For ``DW_TAG_array_type``, the ``elements:`` should be :ref:`subrange
3970 descriptors <DISubrange>`, each representing the range of subscripts at that
3971 level of indexing. The ``DIFlagVector`` flag to ``flags:`` indicates that an
3972 array type is a native packed vector.
3974 For ``DW_TAG_enumeration_type``, the ``elements:`` should be :ref:`enumerator
3975 descriptors <DIEnumerator>`, each representing the definition of an enumeration
3976 value for the set. All enumeration type descriptors are collected in the
3977 ``enums:`` field of the :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
3979 For ``DW_TAG_structure_type``, ``DW_TAG_class_type``, and
3980 ``DW_TAG_union_type``, the ``elements:`` should be :ref:`derived types
3981 <DIDerivedType>` with ``tag: DW_TAG_member`` or ``tag: DW_TAG_inheritance``.
3983 .. _DISubrange:
3985 DISubrange
3986 """"""""""
3988 ``DISubrange`` nodes are the elements for ``DW_TAG_array_type`` variants of
3989 :ref:`DICompositeType`. ``count: -1`` indicates an empty array.
3991 .. code-block:: llvm
3993     !0 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 0) ; array counting from 0
3994     !1 = !DISubrange(count: 5, lowerBound: 1) ; array counting from 1
3995     !2 = !DISubrange(count: -1) ; empty array.
3997 .. _DIEnumerator:
3999 DIEnumerator
4000 """"""""""""
4002 ``DIEnumerator`` nodes are the elements for ``DW_TAG_enumeration_type``
4003 variants of :ref:`DICompositeType`.
4005 .. code-block:: llvm
4007     !0 = !DIEnumerator(name: "SixKind", value: 7)
4008     !1 = !DIEnumerator(name: "SevenKind", value: 7)
4009     !2 = !DIEnumerator(name: "NegEightKind", value: -8)
4011 DITemplateTypeParameter
4012 """""""""""""""""""""""
4014 ``DITemplateTypeParameter`` nodes represent type parameters to generic source
4015 language constructs. They are used (optionally) in :ref:`DICompositeType` and
4016 :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4018 .. code-block:: llvm
4020     !0 = !DITemplateTypeParameter(name: "Ty", type: !1)
4022 DITemplateValueParameter
4023 """"""""""""""""""""""""
4025 ``DITemplateValueParameter`` nodes represent value parameters to generic source
4026 language constructs. ``tag:`` defaults to ``DW_TAG_template_value_parameter``,
4027 but if specified can also be set to ``DW_TAG_GNU_template_template_param`` or
4028 ``DW_TAG_GNU_template_param_pack``. They are used (optionally) in
4029 :ref:`DICompositeType` and :ref:`DISubprogram` ``templateParams:`` fields.
4031 .. code-block:: llvm
4033     !0 = !DITemplateValueParameter(name: "Ty", type: !1, value: i32 7)
4035 DINamespace
4036 """""""""""
4038 ``DINamespace`` nodes represent namespaces in the source language.
4040 .. code-block:: llvm
4042     !0 = !DINamespace(name: "myawesomeproject", scope: !1, file: !2, line: 7)
4044 DIGlobalVariable
4045 """"""""""""""""
4047 ``DIGlobalVariable`` nodes represent global variables in the source language.
4049 .. code-block:: llvm
4051     !0 = !DIGlobalVariable(name: "foo", linkageName: "foo", scope: !1,
4052                            file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4053                            isDefinition: false, variable: i32* @foo,
4054                            declaration: !4)
4056 All global variables should be referenced by the `globals:` field of a
4057 :ref:`compile unit <DICompileUnit>`.
4059 .. _DISubprogram:
4061 DISubprogram
4062 """"""""""""
4064 ``DISubprogram`` nodes represent functions from the source language. A
4065 ``DISubprogram`` may be attached to a function definition using ``!dbg``
4066 metadata. The ``variables:`` field points at :ref:`variables <DILocalVariable>`
4067 that must be retained, even if their IR counterparts are optimized out of
4068 the IR. The ``type:`` field must point at an :ref:`DISubroutineType`.
4070 .. code-block:: llvm
4072     define void @_Z3foov() !dbg !0 {
4073       ...
4074     }
4076     !0 = distinct !DISubprogram(name: "foo", linkageName: "_Zfoov", scope: !1,
4077                                 file: !2, line: 7, type: !3, isLocal: true,
4078                                 isDefinition: false, scopeLine: 8,
4079                                 containingType: !4,
4080                                 virtuality: DW_VIRTUALITY_pure_virtual,
4081                                 virtualIndex: 10, flags: DIFlagPrototyped,
4082                                 isOptimized: true, templateParams: !5,
4083                                 declaration: !6, variables: !7)
4085 .. _DILexicalBlock:
4087 DILexicalBlock
4088 """"""""""""""
4090 ``DILexicalBlock`` nodes describe nested blocks within a :ref:`subprogram
4091 <DISubprogram>`. The line number and column numbers are used to distinguish
4092 two lexical blocks at same depth. They are valid targets for ``scope:``
4093 fields.
4095 .. code-block:: llvm
4097     !0 = distinct !DILexicalBlock(scope: !1, file: !2, line: 7, column: 35)
4099 Usually lexical blocks are ``distinct`` to prevent node merging based on
4100 operands.
4102 .. _DILexicalBlockFile:
4104 DILexicalBlockFile
4105 """"""""""""""""""
4107 ``DILexicalBlockFile`` nodes are used to discriminate between sections of a
4108 :ref:`lexical block <DILexicalBlock>`. The ``file:`` field can be changed to
4109 indicate textual inclusion, or the ``discriminator:`` field can be used to
4110 discriminate between control flow within a single block in the source language.
4112 .. code-block:: llvm
4114     !0 = !DILexicalBlock(scope: !3, file: !4, line: 7, column: 35)
4115     !1 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 0)
4116     !2 = !DILexicalBlockFile(scope: !0, file: !4, discriminator: 1)
4118 .. _DILocation:
4120 DILocation
4121 """"""""""
4123 ``DILocation`` nodes represent source debug locations. The ``scope:`` field is
4124 mandatory, and points at an :ref:`DILexicalBlockFile`, an
4125 :ref:`DILexicalBlock`, or an :ref:`DISubprogram`.
4127 .. code-block:: llvm
4129     !0 = !DILocation(line: 2900, column: 42, scope: !1, inlinedAt: !2)
4131 .. _DILocalVariable:
4133 DILocalVariable
4134 """""""""""""""
4136 ``DILocalVariable`` nodes represent local variables in the source language. If
4137 the ``arg:`` field is set to non-zero, then this variable is a subprogram
4138 parameter, and it will be included in the ``variables:`` field of its
4139 :ref:`DISubprogram`.
4141 .. code-block:: llvm
4143     !0 = !DILocalVariable(name: "this", arg: 1, scope: !3, file: !2, line: 7,
4144                           type: !3, flags: DIFlagArtificial)
4145     !1 = !DILocalVariable(name: "x", arg: 2, scope: !4, file: !2, line: 7,
4146                           type: !3)
4147     !2 = !DILocalVariable(name: "y", scope: !5, file: !2, line: 7, type: !3)
4149 DIExpression
4150 """"""""""""
4152 ``DIExpression`` nodes represent DWARF expression sequences. They are used in
4153 :ref:`debug intrinsics<dbg_intrinsics>` (such as ``llvm.dbg.declare``) to
4154 describe how the referenced LLVM variable relates to the source language
4155 variable.
4157 The current supported vocabulary is limited:
4159 - ``DW_OP_deref`` dereferences the working expression.
4160 - ``DW_OP_plus, 93`` adds ``93`` to the working expression.
4161 - ``DW_OP_bit_piece, 16, 8`` specifies the offset and size (``16`` and ``8``
4162   here, respectively) of the variable piece from the working expression.
4164 .. code-block:: llvm
4166     !0 = !DIExpression(DW_OP_deref)
4167     !1 = !DIExpression(DW_OP_plus, 3)
4168     !2 = !DIExpression(DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4169     !3 = !DIExpression(DW_OP_deref, DW_OP_plus, 3, DW_OP_bit_piece, 3, 7)
4171 DIObjCProperty
4172 """"""""""""""
4174 ``DIObjCProperty`` nodes represent Objective-C property nodes.
4176 .. code-block:: llvm
4178     !3 = !DIObjCProperty(name: "foo", file: !1, line: 7, setter: "setFoo",
4179                          getter: "getFoo", attributes: 7, type: !2)
4181 DIImportedEntity
4182 """"""""""""""""
4184 ``DIImportedEntity`` nodes represent entities (such as modules) imported into a
4185 compile unit.
4187 .. code-block:: llvm
4189    !2 = !DIImportedEntity(tag: DW_TAG_imported_module, name: "foo", scope: !0,
4190                           entity: !1, line: 7)
4192 DIMacro
4193 """""""
4195 ``DIMacro`` nodes represent definition or undefinition of a macro identifiers.
4196 The ``name:`` field is the macro identifier, followed by macro parameters when
4197 definining a function-like macro, and the ``value`` field is the token-string
4198 used to expand the macro identifier.
4200 .. code-block:: llvm
4202    !2 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_define, line: 7, name: "foo(x)",
4203                  value: "((x) + 1)")
4204    !3 = !DIMacro(macinfo: DW_MACINFO_undef, line: 30, name: "foo")
4206 DIMacroFile
4207 """""""""""
4209 ``DIMacroFile`` nodes represent inclusion of source files.
4210 The ``nodes:`` field is a list of ``DIMacro`` and ``DIMacroFile`` nodes that
4211 appear in the included source file.
4213 .. code-block:: llvm
4215    !2 = !DIMacroFile(macinfo: DW_MACINFO_start_file, line: 7, file: !2,
4216                      nodes: !3)
4218 '``tbaa``' Metadata
4219 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4221 In LLVM IR, memory does not have types, so LLVM's own type system is not
4222 suitable for doing TBAA. Instead, metadata is added to the IR to
4223 describe a type system of a higher level language. This can be used to
4224 implement typical C/C++ TBAA, but it can also be used to implement
4225 custom alias analysis behavior for other languages.
4227 The current metadata format is very simple. TBAA metadata nodes have up
4228 to three fields, e.g.:
4230 .. code-block:: llvm
4232     !0 = !{ !"an example type tree" }
4233     !1 = !{ !"int", !0 }
4234     !2 = !{ !"float", !0 }
4235     !3 = !{ !"const float", !2, i64 1 }
4237 The first field is an identity field. It can be any value, usually a
4238 metadata string, which uniquely identifies the type. The most important
4239 name in the tree is the name of the root node. Two trees with different
4240 root node names are entirely disjoint, even if they have leaves with
4241 common names.
4243 The second field identifies the type's parent node in the tree, or is
4244 null or omitted for a root node. A type is considered to alias all of
4245 its descendants and all of its ancestors in the tree. Also, a type is
4246 considered to alias all types in other trees, so that bitcode produced
4247 from multiple front-ends is handled conservatively.
4249 If the third field is present, it's an integer which if equal to 1
4250 indicates that the type is "constant" (meaning
4251 ``pointsToConstantMemory`` should return true; see `other useful
4252 AliasAnalysis methods <AliasAnalysis.html#OtherItfs>`_).
4254 '``tbaa.struct``' Metadata
4255 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4257 The :ref:`llvm.memcpy <int_memcpy>` is often used to implement
4258 aggregate assignment operations in C and similar languages, however it
4259 is defined to copy a contiguous region of memory, which is more than
4260 strictly necessary for aggregate types which contain holes due to
4261 padding. Also, it doesn't contain any TBAA information about the fields
4262 of the aggregate.
4264 ``!tbaa.struct`` metadata can describe which memory subregions in a
4265 memcpy are padding and what the TBAA tags of the struct are.
4267 The current metadata format is very simple. ``!tbaa.struct`` metadata
4268 nodes are a list of operands which are in conceptual groups of three.
4269 For each group of three, the first operand gives the byte offset of a
4270 field in bytes, the second gives its size in bytes, and the third gives
4271 its tbaa tag. e.g.:
4273 .. code-block:: llvm
4275     !4 = !{ i64 0, i64 4, !1, i64 8, i64 4, !2 }
4277 This describes a struct with two fields. The first is at offset 0 bytes
4278 with size 4 bytes, and has tbaa tag !1. The second is at offset 8 bytes
4279 and has size 4 bytes and has tbaa tag !2.
4281 Note that the fields need not be contiguous. In this example, there is a
4282 4 byte gap between the two fields. This gap represents padding which
4283 does not carry useful data and need not be preserved.
4285 '``noalias``' and '``alias.scope``' Metadata
4286 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4288 ``noalias`` and ``alias.scope`` metadata provide the ability to specify generic
4289 noalias memory-access sets. This means that some collection of memory access
4290 instructions (loads, stores, memory-accessing calls, etc.) that carry
4291 ``noalias`` metadata can specifically be specified not to alias with some other
4292 collection of memory access instructions that carry ``alias.scope`` metadata.
4293 Each type of metadata specifies a list of scopes where each scope has an id and
4294 a domain. When evaluating an aliasing query, if for some domain, the set
4295 of scopes with that domain in one instruction's ``alias.scope`` list is a
4296 subset of (or equal to) the set of scopes for that domain in another
4297 instruction's ``noalias`` list, then the two memory accesses are assumed not to
4298 alias.
4300 The metadata identifying each domain is itself a list containing one or two
4301 entries. The first entry is the name of the domain. Note that if the name is a
4302 string then it can be combined across functions and translation units. A
4303 self-reference can be used to create globally unique domain names. A
4304 descriptive string may optionally be provided as a second list entry.
4306 The metadata identifying each scope is also itself a list containing two or
4307 three entries. The first entry is the name of the scope. Note that if the name
4308 is a string then it can be combined across functions and translation units. A
4309 self-reference can be used to create globally unique scope names. A metadata
4310 reference to the scope's domain is the second entry. A descriptive string may
4311 optionally be provided as a third list entry.
4313 For example,
4315 .. code-block:: llvm
4317     ; Two scope domains:
4318     !0 = !{!0}
4319     !1 = !{!1}
4321     ; Some scopes in these domains:
4322     !2 = !{!2, !0}
4323     !3 = !{!3, !0}
4324     !4 = !{!4, !1}
4326     ; Some scope lists:
4327     !5 = !{!4} ; A list containing only scope !4
4328     !6 = !{!4, !3, !2}
4329     !7 = !{!3}
4331     ; These two instructions don't alias:
4332     %0 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4333     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !5
4335     ; These two instructions also don't alias (for domain !1, the set of scopes
4336     ; in the !alias.scope equals that in the !noalias list):
4337     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !5
4338     store float %2, float* %arrayidx.i2, align 4, !noalias !6
4340     ; These two instructions may alias (for domain !0, the set of scopes in
4341     ; the !noalias list is not a superset of, or equal to, the scopes in the
4342     ; !alias.scope list):
4343     %2 = load float, float* %c, align 4, !alias.scope !6
4344     store float %0, float* %arrayidx.i, align 4, !noalias !7
4346 '``fpmath``' Metadata
4347 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4349 ``fpmath`` metadata may be attached to any instruction of floating point
4350 type. It can be used to express the maximum acceptable error in the
4351 result of that instruction, in ULPs, thus potentially allowing the
4352 compiler to use a more efficient but less accurate method of computing
4353 it. ULP is defined as follows:
4355     If ``x`` is a real number that lies between two finite consecutive
4356     floating-point numbers ``a`` and ``b``, without being equal to one
4357     of them, then ``ulp(x) = |b - a|``, otherwise ``ulp(x)`` is the
4358     distance between the two non-equal finite floating-point numbers
4359     nearest ``x``. Moreover, ``ulp(NaN)`` is ``NaN``.
4361 The metadata node shall consist of a single positive floating point
4362 number representing the maximum relative error, for example:
4364 .. code-block:: llvm
4366     !0 = !{ float 2.5 } ; maximum acceptable inaccuracy is 2.5 ULPs
4368 .. _range-metadata:
4370 '``range``' Metadata
4371 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4373 ``range`` metadata may be attached only to ``load``, ``call`` and ``invoke`` of
4374 integer types. It expresses the possible ranges the loaded value or the value
4375 returned by the called function at this call site is in. The ranges are
4376 represented with a flattened list of integers. The loaded value or the value
4377 returned is known to be in the union of the ranges defined by each consecutive
4378 pair. Each pair has the following properties:
4380 -  The type must match the type loaded by the instruction.
4381 -  The pair ``a,b`` represents the range ``[a,b)``.
4382 -  Both ``a`` and ``b`` are constants.
4383 -  The range is allowed to wrap.
4384 -  The range should not represent the full or empty set. That is,
4385    ``a!=b``.
4387 In addition, the pairs must be in signed order of the lower bound and
4388 they must be non-contiguous.
4390 Examples:
4392 .. code-block:: llvm
4394       %a = load i8, i8* %x, align 1, !range !0 ; Can only be 0 or 1
4395       %b = load i8, i8* %y, align 1, !range !1 ; Can only be 255 (-1), 0 or 1
4396       %c = call i8 @foo(),       !range !2 ; Can only be 0, 1, 3, 4 or 5
4397       %d = invoke i8 @bar() to label %cont
4398              unwind label %lpad, !range !3 ; Can only be -2, -1, 3, 4 or 5
4399     ...
4400     !0 = !{ i8 0, i8 2 }
4401     !1 = !{ i8 255, i8 2 }
4402     !2 = !{ i8 0, i8 2, i8 3, i8 6 }
4403     !3 = !{ i8 -2, i8 0, i8 3, i8 6 }
4405 '``unpredictable``' Metadata
4406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4408 ``unpredictable`` metadata may be attached to any branch or switch
4409 instruction. It can be used to express the unpredictability of control
4410 flow. Similar to the llvm.expect intrinsic, it may be used to alter
4411 optimizations related to compare and branch instructions. The metadata
4412 is treated as a boolean value; if it exists, it signals that the branch
4413 or switch that it is attached to is completely unpredictable.
4415 '``llvm.loop``'
4416 ^^^^^^^^^^^^^^^
4418 It is sometimes useful to attach information to loop constructs. Currently,
4419 loop metadata is implemented as metadata attached to the branch instruction
4420 in the loop latch block. This type of metadata refer to a metadata node that is
4421 guaranteed to be separate for each loop. The loop identifier metadata is
4422 specified with the name ``llvm.loop``.
4424 The loop identifier metadata is implemented using a metadata that refers to
4425 itself to avoid merging it with any other identifier metadata, e.g.,
4426 during module linkage or function inlining. That is, each loop should refer
4427 to their own identification metadata even if they reside in separate functions.
4428 The following example contains loop identifier metadata for two separate loop
4429 constructs:
4431 .. code-block:: llvm
4433     !0 = !{!0}
4434     !1 = !{!1}
4436 The loop identifier metadata can be used to specify additional
4437 per-loop metadata. Any operands after the first operand can be treated
4438 as user-defined metadata. For example the ``llvm.loop.unroll.count``
4439 suggests an unroll factor to the loop unroller:
4441 .. code-block:: llvm
4443       br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph, !llvm.loop !0
4444     ...
4445     !0 = !{!0, !1}
4446     !1 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4448 '``llvm.loop.vectorize``' and '``llvm.loop.interleave``'
4449 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4451 Metadata prefixed with ``llvm.loop.vectorize`` or ``llvm.loop.interleave`` are
4452 used to control per-loop vectorization and interleaving parameters such as
4453 vectorization width and interleave count. These metadata should be used in
4454 conjunction with ``llvm.loop`` loop identification metadata. The
4455 ``llvm.loop.vectorize`` and ``llvm.loop.interleave`` metadata are only
4456 optimization hints and the optimizer will only interleave and vectorize loops if
4457 it believes it is safe to do so. The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata
4458 which contains information about loop-carried memory dependencies can be helpful
4459 in determining the safety of these transformations.
4461 '``llvm.loop.interleave.count``' Metadata
4462 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4464 This metadata suggests an interleave count to the loop interleaver.
4465 The first operand is the string ``llvm.loop.interleave.count`` and the
4466 second operand is an integer specifying the interleave count. For
4467 example:
4469 .. code-block:: llvm
4471    !0 = !{!"llvm.loop.interleave.count", i32 4}
4473 Note that setting ``llvm.loop.interleave.count`` to 1 disables interleaving
4474 multiple iterations of the loop. If ``llvm.loop.interleave.count`` is set to 0
4475 then the interleave count will be determined automatically.
4477 '``llvm.loop.vectorize.enable``' Metadata
4478 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4480 This metadata selectively enables or disables vectorization for the loop. The
4481 first operand is the string ``llvm.loop.vectorize.enable`` and the second operand
4482 is a bit. If the bit operand value is 1 vectorization is enabled. A value of
4483 0 disables vectorization:
4485 .. code-block:: llvm
4487    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 0}
4488    !1 = !{!"llvm.loop.vectorize.enable", i1 1}
4490 '``llvm.loop.vectorize.width``' Metadata
4491 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4493 This metadata sets the target width of the vectorizer. The first
4494 operand is the string ``llvm.loop.vectorize.width`` and the second
4495 operand is an integer specifying the width. For example:
4497 .. code-block:: llvm
4499    !0 = !{!"llvm.loop.vectorize.width", i32 4}
4501 Note that setting ``llvm.loop.vectorize.width`` to 1 disables
4502 vectorization of the loop. If ``llvm.loop.vectorize.width`` is set to
4503 0 or if the loop does not have this metadata the width will be
4504 determined automatically.
4506 '``llvm.loop.unroll``'
4507 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4509 Metadata prefixed with ``llvm.loop.unroll`` are loop unrolling
4510 optimization hints such as the unroll factor. ``llvm.loop.unroll``
4511 metadata should be used in conjunction with ``llvm.loop`` loop
4512 identification metadata. The ``llvm.loop.unroll`` metadata are only
4513 optimization hints and the unrolling will only be performed if the
4514 optimizer believes it is safe to do so.
4516 '``llvm.loop.unroll.count``' Metadata
4517 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4519 This metadata suggests an unroll factor to the loop unroller. The
4520 first operand is the string ``llvm.loop.unroll.count`` and the second
4521 operand is a positive integer specifying the unroll factor. For
4522 example:
4524 .. code-block:: llvm
4526    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.count", i32 4}
4528 If the trip count of the loop is less than the unroll count the loop
4529 will be partially unrolled.
4531 '``llvm.loop.unroll.disable``' Metadata
4532 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4534 This metadata disables loop unrolling. The metadata has a single operand
4535 which is the string ``llvm.loop.unroll.disable``. For example:
4537 .. code-block:: llvm
4539    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.disable"}
4541 '``llvm.loop.unroll.runtime.disable``' Metadata
4542 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4544 This metadata disables runtime loop unrolling. The metadata has a single
4545 operand which is the string ``llvm.loop.unroll.runtime.disable``. For example:
4547 .. code-block:: llvm
4549    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.runtime.disable"}
4551 '``llvm.loop.unroll.enable``' Metadata
4552 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4554 This metadata suggests that the loop should be fully unrolled if the trip count
4555 is known at compile time and partially unrolled if the trip count is not known
4556 at compile time. The metadata has a single operand which is the string
4557 ``llvm.loop.unroll.enable``.  For example:
4559 .. code-block:: llvm
4561    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.enable"}
4563 '``llvm.loop.unroll.full``' Metadata
4564 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4566 This metadata suggests that the loop should be unrolled fully. The
4567 metadata has a single operand which is the string ``llvm.loop.unroll.full``.
4568 For example:
4570 .. code-block:: llvm
4572    !0 = !{!"llvm.loop.unroll.full"}
4574 '``llvm.loop.licm_versioning.disable``' Metadata
4575 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4577 This metadata indicates that the loop should not be versioned for the purpose
4578 of enabling loop-invariant code motion (LICM). The metadata has a single operand
4579 which is the string ``llvm.loop.licm_versioning.disable``. For example:
4581 .. code-block:: llvm
4583    !0 = !{!"llvm.loop.licm_versioning.disable"}
4585 '``llvm.mem``'
4586 ^^^^^^^^^^^^^^^
4588 Metadata types used to annotate memory accesses with information helpful
4589 for optimizations are prefixed with ``llvm.mem``.
4591 '``llvm.mem.parallel_loop_access``' Metadata
4592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4594 The ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata refers to a loop identifier,
4595 or metadata containing a list of loop identifiers for nested loops.
4596 The metadata is attached to memory accessing instructions and denotes that
4597 no loop carried memory dependence exist between it and other instructions denoted
4598 with the same loop identifier.
4600 Precisely, given two instructions ``m1`` and ``m2`` that both have the
4601 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata, with ``L1`` and ``L2`` being the
4602 set of loops associated with that metadata, respectively, then there is no loop
4603 carried dependence between ``m1`` and ``m2`` for loops in both ``L1`` and
4604 ``L2``.
4606 As a special case, if all memory accessing instructions in a loop have
4607 ``llvm.mem.parallel_loop_access`` metadata that refers to that loop, then the
4608 loop has no loop carried memory dependences and is considered to be a parallel
4609 loop.
4611 Note that if not all memory access instructions have such metadata referring to
4612 the loop, then the loop is considered not being trivially parallel. Additional
4613 memory dependence analysis is required to make that determination. As a fail
4614 safe mechanism, this causes loops that were originally parallel to be considered
4615 sequential (if optimization passes that are unaware of the parallel semantics
4616 insert new memory instructions into the loop body).
4618 Example of a loop that is considered parallel due to its correct use of
4619 both ``llvm.loop`` and ``llvm.mem.parallel_loop_access``
4620 metadata types that refer to the same loop identifier metadata.
4622 .. code-block:: llvm
4624    for.body:
4625      ...
4626      %val0 = load i32, i32* %arrayidx, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4627      ...
4628      store i32 %val0, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4629      ...
4630      br i1 %exitcond, label %for.end, label %for.body, !llvm.loop !0
4632    for.end:
4633    ...
4634    !0 = !{!0}
4636 It is also possible to have nested parallel loops. In that case the
4637 memory accesses refer to a list of loop identifier metadata nodes instead of
4638 the loop identifier metadata node directly:
4640 .. code-block:: llvm
4642    outer.for.body:
4643      ...
4644      %val1 = load i32, i32* %arrayidx3, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4645      ...
4646      br label %inner.for.body
4648    inner.for.body:
4649      ...
4650      %val0 = load i32, i32* %arrayidx1, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4651      ...
4652      store i32 %val0, i32* %arrayidx2, !llvm.mem.parallel_loop_access !0
4653      ...
4654      br i1 %exitcond, label %inner.for.end, label %inner.for.body, !llvm.loop !1
4656    inner.for.end:
4657      ...
4658      store i32 %val1, i32* %arrayidx4, !llvm.mem.parallel_loop_access !2
4659      ...
4660      br i1 %exitcond, label %outer.for.end, label %outer.for.body, !llvm.loop !2
4662    outer.for.end:                                          ; preds = %for.body
4663    ...
4664    !0 = !{!1, !2} ; a list of loop identifiers
4665    !1 = !{!1} ; an identifier for the inner loop
4666    !2 = !{!2} ; an identifier for the outer loop
4668 '``llvm.bitsets``'
4669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4671 The ``llvm.bitsets`` global metadata is used to implement
4672 :doc:`bitsets <BitSets>`.
4674 '``invariant.group``' Metadata
4675 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
4677 The ``invariant.group`` metadata may be attached to ``load``/``store`` instructions.
4678 The existence of the ``invariant.group`` metadata on the instruction tells 
4679 the optimizer that every ``load`` and ``store`` to the same pointer operand 
4680 within the same invariant group can be assumed to load or store the same  
4681 value (but see the ``llvm.invariant.group.barrier`` intrinsic which affects 
4682 when two pointers are considered the same).
4684 Examples:
4686 .. code-block:: llvm
4688    @unknownPtr = external global i8
4689    ...
4690    %ptr = alloca i8
4691    store i8 42, i8* %ptr, !invariant.group !0
4692    call void @foo(i8* %ptr)
4693    
4694    %a = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that value under %ptr didn't change
4695    call void @foo(i8* %ptr)
4696    %b = load i8, i8* %ptr, !invariant.group !1 ; Can't assume anything, because group changed
4697   
4698    %newPtr = call i8* @getPointer(i8* %ptr) 
4699    %c = load i8, i8* %newPtr, !invariant.group !0 ; Can't assume anything, because we only have information about %ptr
4700    
4701    %unknownValue = load i8, i8* @unknownPtr
4702    store i8 %unknownValue, i8* %ptr, !invariant.group !0 ; Can assume that %unknownValue == 42
4703    
4704    call void @foo(i8* %ptr)
4705    %newPtr2 = call i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* %ptr)
4706    %d = load i8, i8* %newPtr2, !invariant.group !0  ; Can't step through invariant.group.barrier to get value of %ptr
4707    
4708    ...
4709    declare void @foo(i8*)
4710    declare i8* @getPointer(i8*)
4711    declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8*)
4712    
4713    !0 = !{!"magic ptr"}
4714    !1 = !{!"other ptr"}
4718 Module Flags Metadata
4719 =====================
4721 Information about the module as a whole is difficult to convey to LLVM's
4722 subsystems. The LLVM IR isn't sufficient to transmit this information.
4723 The ``llvm.module.flags`` named metadata exists in order to facilitate
4724 this. These flags are in the form of key / value pairs --- much like a
4725 dictionary --- making it easy for any subsystem who cares about a flag to
4726 look it up.
4728 The ``llvm.module.flags`` metadata contains a list of metadata triplets.
4729 Each triplet has the following form:
4731 -  The first element is a *behavior* flag, which specifies the behavior
4732    when two (or more) modules are merged together, and it encounters two
4733    (or more) metadata with the same ID. The supported behaviors are
4734    described below.
4735 -  The second element is a metadata string that is a unique ID for the
4736    metadata. Each module may only have one flag entry for each unique ID (not
4737    including entries with the **Require** behavior).
4738 -  The third element is the value of the flag.
4740 When two (or more) modules are merged together, the resulting
4741 ``llvm.module.flags`` metadata is the union of the modules' flags. That is, for
4742 each unique metadata ID string, there will be exactly one entry in the merged
4743 modules ``llvm.module.flags`` metadata table, and the value for that entry will
4744 be determined by the merge behavior flag, as described below. The only exception
4745 is that entries with the *Require* behavior are always preserved.
4747 The following behaviors are supported:
4749 .. list-table::
4750    :header-rows: 1
4751    :widths: 10 90
4753    * - Value
4754      - Behavior
4756    * - 1
4757      - **Error**
4758            Emits an error if two values disagree, otherwise the resulting value
4759            is that of the operands.
4761    * - 2
4762      - **Warning**
4763            Emits a warning if two values disagree. The result value will be the
4764            operand for the flag from the first module being linked.
4766    * - 3
4767      - **Require**
4768            Adds a requirement that another module flag be present and have a
4769            specified value after linking is performed. The value must be a
4770            metadata pair, where the first element of the pair is the ID of the
4771            module flag to be restricted, and the second element of the pair is
4772            the value the module flag should be restricted to. This behavior can
4773            be used to restrict the allowable results (via triggering of an
4774            error) of linking IDs with the **Override** behavior.
4776    * - 4
4777      - **Override**
4778            Uses the specified value, regardless of the behavior or value of the
4779            other module. If both modules specify **Override**, but the values
4780            differ, an error will be emitted.
4782    * - 5
4783      - **Append**
4784            Appends the two values, which are required to be metadata nodes.
4786    * - 6
4787      - **AppendUnique**
4788            Appends the two values, which are required to be metadata
4789            nodes. However, duplicate entries in the second list are dropped
4790            during the append operation.
4792 It is an error for a particular unique flag ID to have multiple behaviors,
4793 except in the case of **Require** (which adds restrictions on another metadata
4794 value) or **Override**.
4796 An example of module flags:
4798 .. code-block:: llvm
4800     !0 = !{ i32 1, !"foo", i32 1 }
4801     !1 = !{ i32 4, !"bar", i32 37 }
4802     !2 = !{ i32 2, !"qux", i32 42 }
4803     !3 = !{ i32 3, !"qux",
4804       !{
4805         !"foo", i32 1
4806       }
4807     }
4808     !llvm.module.flags = !{ !0, !1, !2, !3 }
4810 -  Metadata ``!0`` has the ID ``!"foo"`` and the value '1'. The behavior
4811    if two or more ``!"foo"`` flags are seen is to emit an error if their
4812    values are not equal.
4814 -  Metadata ``!1`` has the ID ``!"bar"`` and the value '37'. The
4815    behavior if two or more ``!"bar"`` flags are seen is to use the value
4816    '37'.
4818 -  Metadata ``!2`` has the ID ``!"qux"`` and the value '42'. The
4819    behavior if two or more ``!"qux"`` flags are seen is to emit a
4820    warning if their values are not equal.
4822 -  Metadata ``!3`` has the ID ``!"qux"`` and the value:
4824    ::
4826        !{ !"foo", i32 1 }
4828    The behavior is to emit an error if the ``llvm.module.flags`` does not
4829    contain a flag with the ID ``!"foo"`` that has the value '1' after linking is
4830    performed.
4832 Objective-C Garbage Collection Module Flags Metadata
4833 ----------------------------------------------------
4835 On the Mach-O platform, Objective-C stores metadata about garbage
4836 collection in a special section called "image info". The metadata
4837 consists of a version number and a bitmask specifying what types of
4838 garbage collection are supported (if any) by the file. If two or more
4839 modules are linked together their garbage collection metadata needs to
4840 be merged rather than appended together.
4842 The Objective-C garbage collection module flags metadata consists of the
4843 following key-value pairs:
4845 .. list-table::
4846    :header-rows: 1
4847    :widths: 30 70
4849    * - Key
4850      - Value
4852    * - ``Objective-C Version``
4853      - **[Required]** --- The Objective-C ABI version. Valid values are 1 and 2.
4855    * - ``Objective-C Image Info Version``
4856      - **[Required]** --- The version of the image info section. Currently
4857        always 0.
4859    * - ``Objective-C Image Info Section``
4860      - **[Required]** --- The section to place the metadata. Valid values are
4861        ``"__OBJC, __image_info, regular"`` for Objective-C ABI version 1, and
4862        ``"__DATA,__objc_imageinfo, regular, no_dead_strip"`` for
4863        Objective-C ABI version 2.
4865    * - ``Objective-C Garbage Collection``
4866      - **[Required]** --- Specifies whether garbage collection is supported or
4867        not. Valid values are 0, for no garbage collection, and 2, for garbage
4868        collection supported.
4870    * - ``Objective-C GC Only``
4871      - **[Optional]** --- Specifies that only garbage collection is supported.
4872        If present, its value must be 6. This flag requires that the
4873        ``Objective-C Garbage Collection`` flag have the value 2.
4875 Some important flag interactions:
4877 -  If a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 is
4878    merged with a module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to
4879    2, then the resulting module has the
4880    ``Objective-C Garbage Collection`` flag set to 0.
4881 -  A module with ``Objective-C Garbage Collection`` set to 0 cannot be
4882    merged with a module with ``Objective-C GC Only`` set to 6.
4884 Automatic Linker Flags Module Flags Metadata
4885 --------------------------------------------
4887 Some targets support embedding flags to the linker inside individual object
4888 files. Typically this is used in conjunction with language extensions which
4889 allow source files to explicitly declare the libraries they depend on, and have
4890 these automatically be transmitted to the linker via object files.
4892 These flags are encoded in the IR using metadata in the module flags section,
4893 using the ``Linker Options`` key. The merge behavior for this flag is required
4894 to be ``AppendUnique``, and the value for the key is expected to be a metadata
4895 node which should be a list of other metadata nodes, each of which should be a
4896 list of metadata strings defining linker options.
4898 For example, the following metadata section specifies two separate sets of
4899 linker options, presumably to link against ``libz`` and the ``Cocoa``
4900 framework::
4902     !0 = !{ i32 6, !"Linker Options",
4903        !{
4904           !{ !"-lz" },
4905           !{ !"-framework", !"Cocoa" } } }
4906     !llvm.module.flags = !{ !0 }
4908 The metadata encoding as lists of lists of options, as opposed to a collapsed
4909 list of options, is chosen so that the IR encoding can use multiple option
4910 strings to specify e.g., a single library, while still having that specifier be
4911 preserved as an atomic element that can be recognized by a target specific
4912 assembly writer or object file emitter.
4914 Each individual option is required to be either a valid option for the target's
4915 linker, or an option that is reserved by the target specific assembly writer or
4916 object file emitter. No other aspect of these options is defined by the IR.
4918 C type width Module Flags Metadata
4919 ----------------------------------
4921 The ARM backend emits a section into each generated object file describing the
4922 options that it was compiled with (in a compiler-independent way) to prevent
4923 linking incompatible objects, and to allow automatic library selection. Some
4924 of these options are not visible at the IR level, namely wchar_t width and enum
4925 width.
4927 To pass this information to the backend, these options are encoded in module
4928 flags metadata, using the following key-value pairs:
4930 .. list-table::
4931    :header-rows: 1
4932    :widths: 30 70
4934    * - Key
4935      - Value
4937    * - short_wchar
4938      - * 0 --- sizeof(wchar_t) == 4
4939        * 1 --- sizeof(wchar_t) == 2
4941    * - short_enum
4942      - * 0 --- Enums are at least as large as an ``int``.
4943        * 1 --- Enums are stored in the smallest integer type which can
4944          represent all of its values.
4946 For example, the following metadata section specifies that the module was
4947 compiled with a ``wchar_t`` width of 4 bytes, and the underlying type of an
4948 enum is the smallest type which can represent all of its values::
4950     !llvm.module.flags = !{!0, !1}
4951     !0 = !{i32 1, !"short_wchar", i32 1}
4952     !1 = !{i32 1, !"short_enum", i32 0}
4954 .. _intrinsicglobalvariables:
4956 Intrinsic Global Variables
4957 ==========================
4959 LLVM has a number of "magic" global variables that contain data that
4960 affect code generation or other IR semantics. These are documented here.
4961 All globals of this sort should have a section specified as
4962 "``llvm.metadata``". This section and all globals that start with
4963 "``llvm.``" are reserved for use by LLVM.
4965 .. _gv_llvmused:
4967 The '``llvm.used``' Global Variable
4968 -----------------------------------
4970 The ``@llvm.used`` global is an array which has
4971 :ref:`appending linkage <linkage_appending>`. This array contains a list of
4972 pointers to named global variables, functions and aliases which may optionally
4973 have a pointer cast formed of bitcast or getelementptr. For example, a legal
4974 use of it is:
4976 .. code-block:: llvm
4978     @X = global i8 4
4979     @Y = global i32 123
4981     @llvm.used = appending global [2 x i8*] [
4982        i8* @X,
4983        i8* bitcast (i32* @Y to i8*)
4984     ], section "llvm.metadata"
4986 If a symbol appears in the ``@llvm.used`` list, then the compiler, assembler,
4987 and linker are required to treat the symbol as if there is a reference to the
4988 symbol that it cannot see (which is why they have to be named). For example, if
4989 a variable has internal linkage and no references other than that from the
4990 ``@llvm.used`` list, it cannot be deleted. This is commonly used to represent
4991 references from inline asms and other things the compiler cannot "see", and
4992 corresponds to "``attribute((used))``" in GNU C.
4994 On some targets, the code generator must emit a directive to the
4995 assembler or object file to prevent the assembler and linker from
4996 molesting the symbol.
4998 .. _gv_llvmcompilerused:
5000 The '``llvm.compiler.used``' Global Variable
5001 --------------------------------------------
5003 The ``@llvm.compiler.used`` directive is the same as the ``@llvm.used``
5004 directive, except that it only prevents the compiler from touching the
5005 symbol. On targets that support it, this allows an intelligent linker to
5006 optimize references to the symbol without being impeded as it would be
5007 by ``@llvm.used``.
5009 This is a rare construct that should only be used in rare circumstances,
5010 and should not be exposed to source languages.
5012 .. _gv_llvmglobalctors:
5014 The '``llvm.global_ctors``' Global Variable
5015 -------------------------------------------
5017 .. code-block:: llvm
5019     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5020     @llvm.global_ctors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @ctor, i8* @data }]
5022 The ``@llvm.global_ctors`` array contains a list of constructor
5023 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5024 The functions referenced by this array will be called in ascending order
5025 of priority (i.e. lowest first) when the module is loaded. The order of
5026 functions with the same priority is not defined.
5028 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5029 or function, the initializer function will only run if the associated
5030 data from the current module is not discarded.
5032 .. _llvmglobaldtors:
5034 The '``llvm.global_dtors``' Global Variable
5035 -------------------------------------------
5037 .. code-block:: llvm
5039     %0 = type { i32, void ()*, i8* }
5040     @llvm.global_dtors = appending global [1 x %0] [%0 { i32 65535, void ()* @dtor, i8* @data }]
5042 The ``@llvm.global_dtors`` array contains a list of destructor
5043 functions, priorities, and an optional associated global or function.
5044 The functions referenced by this array will be called in descending
5045 order of priority (i.e. highest first) when the module is unloaded. The
5046 order of functions with the same priority is not defined.
5048 If the third field is present, non-null, and points to a global variable
5049 or function, the destructor function will only run if the associated
5050 data from the current module is not discarded.
5052 Instruction Reference
5053 =====================
5055 The LLVM instruction set consists of several different classifications
5056 of instructions: :ref:`terminator instructions <terminators>`, :ref:`binary
5057 instructions <binaryops>`, :ref:`bitwise binary
5058 instructions <bitwiseops>`, :ref:`memory instructions <memoryops>`, and
5059 :ref:`other instructions <otherops>`.
5061 .. _terminators:
5063 Terminator Instructions
5064 -----------------------
5066 As mentioned :ref:`previously <functionstructure>`, every basic block in a
5067 program ends with a "Terminator" instruction, which indicates which
5068 block should be executed after the current block is finished. These
5069 terminator instructions typically yield a '``void``' value: they produce
5070 control flow, not values (the one exception being the
5071 ':ref:`invoke <i_invoke>`' instruction).
5073 The terminator instructions are: ':ref:`ret <i_ret>`',
5074 ':ref:`br <i_br>`', ':ref:`switch <i_switch>`',
5075 ':ref:`indirectbr <i_indirectbr>`', ':ref:`invoke <i_invoke>`',
5076 ':ref:`resume <i_resume>`', ':ref:`catchswitch <i_catchswitch>`',
5077 ':ref:`catchret <i_catchret>`',
5078 ':ref:`cleanupret <i_cleanupret>`',
5079 and ':ref:`unreachable <i_unreachable>`'.
5081 .. _i_ret:
5083 '``ret``' Instruction
5084 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5086 Syntax:
5087 """""""
5091       ret <type> <value>       ; Return a value from a non-void function
5092       ret void                 ; Return from void function
5094 Overview:
5095 """""""""
5097 The '``ret``' instruction is used to return control flow (and optionally
5098 a value) from a function back to the caller.
5100 There are two forms of the '``ret``' instruction: one that returns a
5101 value and then causes control flow, and one that just causes control
5102 flow to occur.
5104 Arguments:
5105 """"""""""
5107 The '``ret``' instruction optionally accepts a single argument, the
5108 return value. The type of the return value must be a ':ref:`first
5109 class <t_firstclass>`' type.
5111 A function is not :ref:`well formed <wellformed>` if it it has a non-void
5112 return type and contains a '``ret``' instruction with no return value or
5113 a return value with a type that does not match its type, or if it has a
5114 void return type and contains a '``ret``' instruction with a return
5115 value.
5117 Semantics:
5118 """"""""""
5120 When the '``ret``' instruction is executed, control flow returns back to
5121 the calling function's context. If the caller is a
5122 ":ref:`call <i_call>`" instruction, execution continues at the
5123 instruction after the call. If the caller was an
5124 ":ref:`invoke <i_invoke>`" instruction, execution continues at the
5125 beginning of the "normal" destination block. If the instruction returns
5126 a value, that value shall set the call or invoke instruction's return
5127 value.
5129 Example:
5130 """"""""
5132 .. code-block:: llvm
5134       ret i32 5                       ; Return an integer value of 5
5135       ret void                        ; Return from a void function
5136       ret { i32, i8 } { i32 4, i8 2 } ; Return a struct of values 4 and 2
5138 .. _i_br:
5140 '``br``' Instruction
5141 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5143 Syntax:
5144 """""""
5148       br i1 <cond>, label <iftrue>, label <iffalse>
5149       br label <dest>          ; Unconditional branch
5151 Overview:
5152 """""""""
5154 The '``br``' instruction is used to cause control flow to transfer to a
5155 different basic block in the current function. There are two forms of
5156 this instruction, corresponding to a conditional branch and an
5157 unconditional branch.
5159 Arguments:
5160 """"""""""
5162 The conditional branch form of the '``br``' instruction takes a single
5163 '``i1``' value and two '``label``' values. The unconditional form of the
5164 '``br``' instruction takes a single '``label``' value as a target.
5166 Semantics:
5167 """"""""""
5169 Upon execution of a conditional '``br``' instruction, the '``i1``'
5170 argument is evaluated. If the value is ``true``, control flows to the
5171 '``iftrue``' ``label`` argument. If "cond" is ``false``, control flows
5172 to the '``iffalse``' ``label`` argument.
5174 Example:
5175 """"""""
5177 .. code-block:: llvm
5179     Test:
5180       %cond = icmp eq i32 %a, %b
5181       br i1 %cond, label %IfEqual, label %IfUnequal
5182     IfEqual:
5183       ret i32 1
5184     IfUnequal:
5185       ret i32 0
5187 .. _i_switch:
5189 '``switch``' Instruction
5190 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5192 Syntax:
5193 """""""
5197       switch <intty> <value>, label <defaultdest> [ <intty> <val>, label <dest> ... ]
5199 Overview:
5200 """""""""
5202 The '``switch``' instruction is used to transfer control flow to one of
5203 several different places. It is a generalization of the '``br``'
5204 instruction, allowing a branch to occur to one of many possible
5205 destinations.
5207 Arguments:
5208 """"""""""
5210 The '``switch``' instruction uses three parameters: an integer
5211 comparison value '``value``', a default '``label``' destination, and an
5212 array of pairs of comparison value constants and '``label``'s. The table
5213 is not allowed to contain duplicate constant entries.
5215 Semantics:
5216 """"""""""
5218 The ``switch`` instruction specifies a table of values and destinations.
5219 When the '``switch``' instruction is executed, this table is searched
5220 for the given value. If the value is found, control flow is transferred
5221 to the corresponding destination; otherwise, control flow is transferred
5222 to the default destination.
5224 Implementation:
5225 """""""""""""""
5227 Depending on properties of the target machine and the particular
5228 ``switch`` instruction, this instruction may be code generated in
5229 different ways. For example, it could be generated as a series of
5230 chained conditional branches or with a lookup table.
5232 Example:
5233 """"""""
5235 .. code-block:: llvm
5237      ; Emulate a conditional br instruction
5238      %Val = zext i1 %value to i32
5239      switch i32 %Val, label %truedest [ i32 0, label %falsedest ]
5241      ; Emulate an unconditional br instruction
5242      switch i32 0, label %dest [ ]
5244      ; Implement a jump table:
5245      switch i32 %val, label %otherwise [ i32 0, label %onzero
5246                                          i32 1, label %onone
5247                                          i32 2, label %ontwo ]
5249 .. _i_indirectbr:
5251 '``indirectbr``' Instruction
5252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5254 Syntax:
5255 """""""
5259       indirectbr <somety>* <address>, [ label <dest1>, label <dest2>, ... ]
5261 Overview:
5262 """""""""
5264 The '``indirectbr``' instruction implements an indirect branch to a
5265 label within the current function, whose address is specified by
5266 "``address``". Address must be derived from a
5267 :ref:`blockaddress <blockaddress>` constant.
5269 Arguments:
5270 """"""""""
5272 The '``address``' argument is the address of the label to jump to. The
5273 rest of the arguments indicate the full set of possible destinations
5274 that the address may point to. Blocks are allowed to occur multiple
5275 times in the destination list, though this isn't particularly useful.
5277 This destination list is required so that dataflow analysis has an
5278 accurate understanding of the CFG.
5280 Semantics:
5281 """"""""""
5283 Control transfers to the block specified in the address argument. All
5284 possible destination blocks must be listed in the label list, otherwise
5285 this instruction has undefined behavior. This implies that jumps to
5286 labels defined in other functions have undefined behavior as well.
5288 Implementation:
5289 """""""""""""""
5291 This is typically implemented with a jump through a register.
5293 Example:
5294 """"""""
5296 .. code-block:: llvm
5298      indirectbr i8* %Addr, [ label %bb1, label %bb2, label %bb3 ]
5300 .. _i_invoke:
5302 '``invoke``' Instruction
5303 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5305 Syntax:
5306 """""""
5310       <result> = invoke [cconv] [ret attrs] <ptr to function ty> <function ptr val>(<function args>) [fn attrs]
5311                     [operand bundles] to label <normal label> unwind label <exception label>
5313 Overview:
5314 """""""""
5316 The '``invoke``' instruction causes control to transfer to a specified
5317 function, with the possibility of control flow transfer to either the
5318 '``normal``' label or the '``exception``' label. If the callee function
5319 returns with the "``ret``" instruction, control flow will return to the
5320 "normal" label. If the callee (or any indirect callees) returns via the
5321 ":ref:`resume <i_resume>`" instruction or other exception handling
5322 mechanism, control is interrupted and continued at the dynamically
5323 nearest "exception" label.
5325 The '``exception``' label is a `landing
5326 pad <ExceptionHandling.html#overview>`_ for the exception. As such,
5327 '``exception``' label is required to have the
5328 ":ref:`landingpad <i_landingpad>`" instruction, which contains the
5329 information about the behavior of the program after unwinding happens,
5330 as its first non-PHI instruction. The restrictions on the
5331 "``landingpad``" instruction's tightly couples it to the "``invoke``"
5332 instruction, so that the important information contained within the
5333 "``landingpad``" instruction can't be lost through normal code motion.
5335 Arguments:
5336 """"""""""
5338 This instruction requires several arguments:
5340 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
5341    convention <callingconv>` the call should use. If none is
5342    specified, the call defaults to using C calling conventions.
5343 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
5344    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
5345    are valid here.
5346 #. '``ptr to function ty``': shall be the signature of the pointer to
5347    function value being invoked. In most cases, this is a direct
5348    function invocation, but indirect ``invoke``'s are just as possible,
5349    branching off an arbitrary pointer to function value.
5350 #. '``function ptr val``': An LLVM value containing a pointer to a
5351    function to be invoked.
5352 #. '``function args``': argument list whose types match the function
5353    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
5354    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
5355    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
5356    extra arguments can be specified.
5357 #. '``normal label``': the label reached when the called function
5358    executes a '``ret``' instruction.
5359 #. '``exception label``': the label reached when a callee returns via
5360    the :ref:`resume <i_resume>` instruction or other exception handling
5361    mechanism.
5362 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
5363    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
5364    attributes are valid here.
5365 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
5367 Semantics:
5368 """"""""""
5370 This instruction is designed to operate as a standard '``call``'
5371 instruction in most regards. The primary difference is that it
5372 establishes an association with a label, which is used by the runtime
5373 library to unwind the stack.
5375 This instruction is used in languages with destructors to ensure that
5376 proper cleanup is performed in the case of either a ``longjmp`` or a
5377 thrown exception. Additionally, this is important for implementation of
5378 '``catch``' clauses in high-level languages that support them.
5380 For the purposes of the SSA form, the definition of the value returned
5381 by the '``invoke``' instruction is deemed to occur on the edge from the
5382 current block to the "normal" label. If the callee unwinds then no
5383 return value is available.
5385 Example:
5386 """"""""
5388 .. code-block:: llvm
5390       %retval = invoke i32 @Test(i32 15) to label %Continue
5391                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5392       %retval = invoke coldcc i32 %Testfnptr(i32 15) to label %Continue
5393                   unwind label %TestCleanup              ; i32:retval set
5395 .. _i_resume:
5397 '``resume``' Instruction
5398 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5400 Syntax:
5401 """""""
5405       resume <type> <value>
5407 Overview:
5408 """""""""
5410 The '``resume``' instruction is a terminator instruction that has no
5411 successors.
5413 Arguments:
5414 """"""""""
5416 The '``resume``' instruction requires one argument, which must have the
5417 same type as the result of any '``landingpad``' instruction in the same
5418 function.
5420 Semantics:
5421 """"""""""
5423 The '``resume``' instruction resumes propagation of an existing
5424 (in-flight) exception whose unwinding was interrupted with a
5425 :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction.
5427 Example:
5428 """"""""
5430 .. code-block:: llvm
5432       resume { i8*, i32 } %exn
5434 .. _i_catchswitch:
5436 '``catchswitch``' Instruction
5437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5439 Syntax:
5440 """""""
5444       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind to caller
5445       <resultval> = catchswitch within <parent> [ label <handler1>, label <handler2>, ... ] unwind label <default>
5447 Overview:
5448 """""""""
5450 The '``catchswitch``' instruction is used by `LLVM's exception handling system
5451 <ExceptionHandling.html#overview>`_ to describe the set of possible catch handlers
5452 that may be executed by the :ref:`EH personality routine <personalityfn>`.
5454 Arguments:
5455 """"""""""
5457 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
5458 ``catchswitch`` instruction. If the ``catchswitch`` is not inside a funclet,
5459 this operand may be the token ``none``.
5461 The ``default`` argument is the label of another basic block beginning with
5462 either a ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination
5463 must be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in
5464 the `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
5466 The ``handlers`` are a nonempty list of successor blocks that each begin with a
5467 :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.
5469 Semantics:
5470 """"""""""
5472 Executing this instruction transfers control to one of the successors in
5473 ``handlers``, if appropriate, or continues to unwind via the unwind label if
5474 present.
5476 The ``catchswitch`` is both a terminator and a "pad" instruction, meaning that
5477 it must be both the first non-phi instruction and last instruction in the basic
5478 block. Therefore, it must be the only non-phi instruction in the block.
5480 Example:
5481 """"""""
5483 .. code-block:: llvm
5485     dispatch1:
5486       %cs1 = catchswitch within none [label %handler0, label %handler1] unwind to caller
5487     dispatch2:
5488       %cs2 = catchswitch within %parenthandler [label %handler0] unwind label %cleanup
5490 .. _i_catchret:
5492 '``catchret``' Instruction
5493 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5495 Syntax:
5496 """""""
5500       catchret from <token> to label <normal>
5502 Overview:
5503 """""""""
5505 The '``catchret``' instruction is a terminator instruction that has a
5506 single successor.
5509 Arguments:
5510 """"""""""
5512 The first argument to a '``catchret``' indicates which ``catchpad`` it
5513 exits.  It must be a :ref:`catchpad <i_catchpad>`.
5514 The second argument to a '``catchret``' specifies where control will
5515 transfer to next.
5517 Semantics:
5518 """"""""""
5520 The '``catchret``' instruction ends an existing (in-flight) exception whose
5521 unwinding was interrupted with a :ref:`catchpad <i_catchpad>` instruction.  The
5522 :ref:`personality function <personalityfn>` gets a chance to execute arbitrary
5523 code to, for example, destroy the active exception.  Control then transfers to
5524 ``normal``.
5526 The ``token`` argument must be a token produced by a ``catchpad`` instruction.
5527 If the specified ``catchpad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
5528 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
5529 the ``catchret``'s behavior is undefined.
5531 Example:
5532 """"""""
5534 .. code-block:: llvm
5536       catchret from %catch label %continue
5538 .. _i_cleanupret:
5540 '``cleanupret``' Instruction
5541 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5543 Syntax:
5544 """""""
5548       cleanupret from <value> unwind label <continue>
5549       cleanupret from <value> unwind to caller
5551 Overview:
5552 """""""""
5554 The '``cleanupret``' instruction is a terminator instruction that has
5555 an optional successor.
5558 Arguments:
5559 """"""""""
5561 The '``cleanupret``' instruction requires one argument, which indicates
5562 which ``cleanuppad`` it exits, and must be a :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>`.
5563 If the specified ``cleanuppad`` is not the most-recently-entered not-yet-exited
5564 funclet pad (as described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
5565 the ``cleanupret``'s behavior is undefined.
5567 The '``cleanupret``' instruction also has an optional successor, ``continue``,
5568 which must be the label of another basic block beginning with either a
5569 ``cleanuppad`` or ``catchswitch`` instruction.  This unwind destination must
5570 be a legal target with respect to the ``parent`` links, as described in the
5571 `exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_.
5573 Semantics:
5574 """"""""""
5576 The '``cleanupret``' instruction indicates to the
5577 :ref:`personality function <personalityfn>` that one
5578 :ref:`cleanuppad <i_cleanuppad>` it transferred control to has ended.
5579 It transfers control to ``continue`` or unwinds out of the function.
5581 Example:
5582 """"""""
5584 .. code-block:: llvm
5586       cleanupret from %cleanup unwind to caller
5587       cleanupret from %cleanup unwind label %continue
5589 .. _i_unreachable:
5591 '``unreachable``' Instruction
5592 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5594 Syntax:
5595 """""""
5599       unreachable
5601 Overview:
5602 """""""""
5604 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics. This
5605 instruction is used to inform the optimizer that a particular portion of
5606 the code is not reachable. This can be used to indicate that the code
5607 after a no-return function cannot be reached, and other facts.
5609 Semantics:
5610 """"""""""
5612 The '``unreachable``' instruction has no defined semantics.
5614 .. _binaryops:
5616 Binary Operations
5617 -----------------
5619 Binary operators are used to do most of the computation in a program.
5620 They require two operands of the same type, execute an operation on
5621 them, and produce a single value. The operands might represent multiple
5622 data, as is the case with the :ref:`vector <t_vector>` data type. The
5623 result value has the same type as its operands.
5625 There are several different binary operators:
5627 .. _i_add:
5629 '``add``' Instruction
5630 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5632 Syntax:
5633 """""""
5637       <result> = add <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5638       <result> = add nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5639       <result> = add nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5640       <result> = add nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5642 Overview:
5643 """""""""
5645 The '``add``' instruction returns the sum of its two operands.
5647 Arguments:
5648 """"""""""
5650 The two arguments to the '``add``' instruction must be
5651 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5652 arguments must have identical types.
5654 Semantics:
5655 """"""""""
5657 The value produced is the integer sum of the two operands.
5659 If the sum has unsigned overflow, the result returned is the
5660 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5661 the result.
5663 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5664 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5666 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5667 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5668 result value of the ``add`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5669 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5671 Example:
5672 """"""""
5674 .. code-block:: llvm
5676       <result> = add i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 + %var
5678 .. _i_fadd:
5680 '``fadd``' Instruction
5681 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5683 Syntax:
5684 """""""
5688       <result> = fadd [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5690 Overview:
5691 """""""""
5693 The '``fadd``' instruction returns the sum of its two operands.
5695 Arguments:
5696 """"""""""
5698 The two arguments to the '``fadd``' instruction must be :ref:`floating
5699 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5700 Both arguments must have identical types.
5702 Semantics:
5703 """"""""""
5705 The value produced is the floating point sum of the two operands. This
5706 instruction can also take any number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`,
5707 which are optimization hints to enable otherwise unsafe floating point
5708 optimizations:
5710 Example:
5711 """"""""
5713 .. code-block:: llvm
5715       <result> = fadd float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 + %var
5717 '``sub``' Instruction
5718 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5720 Syntax:
5721 """""""
5725       <result> = sub <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5726       <result> = sub nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5727       <result> = sub nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5728       <result> = sub nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5730 Overview:
5731 """""""""
5733 The '``sub``' instruction returns the difference of its two operands.
5735 Note that the '``sub``' instruction is used to represent the '``neg``'
5736 instruction present in most other intermediate representations.
5738 Arguments:
5739 """"""""""
5741 The two arguments to the '``sub``' instruction must be
5742 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5743 arguments must have identical types.
5745 Semantics:
5746 """"""""""
5748 The value produced is the integer difference of the two operands.
5750 If the difference has unsigned overflow, the result returned is the
5751 mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the bit width of
5752 the result.
5754 Because LLVM integers use a two's complement representation, this
5755 instruction is appropriate for both signed and unsigned integers.
5757 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5758 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5759 result value of the ``sub`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5760 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5762 Example:
5763 """"""""
5765 .. code-block:: llvm
5767       <result> = sub i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 - %var
5768       <result> = sub i32 0, %val          ; yields i32:result = -%var
5770 .. _i_fsub:
5772 '``fsub``' Instruction
5773 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5775 Syntax:
5776 """""""
5780       <result> = fsub [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5782 Overview:
5783 """""""""
5785 The '``fsub``' instruction returns the difference of its two operands.
5787 Note that the '``fsub``' instruction is used to represent the '``fneg``'
5788 instruction present in most other intermediate representations.
5790 Arguments:
5791 """"""""""
5793 The two arguments to the '``fsub``' instruction must be :ref:`floating
5794 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5795 Both arguments must have identical types.
5797 Semantics:
5798 """"""""""
5800 The value produced is the floating point difference of the two operands.
5801 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5802 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5803 unsafe floating point optimizations:
5805 Example:
5806 """"""""
5808 .. code-block:: llvm
5810       <result> = fsub float 4.0, %var           ; yields float:result = 4.0 - %var
5811       <result> = fsub float -0.0, %val          ; yields float:result = -%var
5813 '``mul``' Instruction
5814 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5816 Syntax:
5817 """""""
5821       <result> = mul <ty> <op1>, <op2>          ; yields ty:result
5822       <result> = mul nuw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5823       <result> = mul nsw <ty> <op1>, <op2>      ; yields ty:result
5824       <result> = mul nuw nsw <ty> <op1>, <op2>  ; yields ty:result
5826 Overview:
5827 """""""""
5829 The '``mul``' instruction returns the product of its two operands.
5831 Arguments:
5832 """"""""""
5834 The two arguments to the '``mul``' instruction must be
5835 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5836 arguments must have identical types.
5838 Semantics:
5839 """"""""""
5841 The value produced is the integer product of the two operands.
5843 If the result of the multiplication has unsigned overflow, the result
5844 returned is the mathematical result modulo 2\ :sup:`n`\ , where n is the
5845 bit width of the result.
5847 Because LLVM integers use a two's complement representation, and the
5848 result is the same width as the operands, this instruction returns the
5849 correct result for both signed and unsigned integers. If a full product
5850 (e.g. ``i32`` * ``i32`` -> ``i64``) is needed, the operands should be
5851 sign-extended or zero-extended as appropriate to the width of the full
5852 product.
5854 ``nuw`` and ``nsw`` stand for "No Unsigned Wrap" and "No Signed Wrap",
5855 respectively. If the ``nuw`` and/or ``nsw`` keywords are present, the
5856 result value of the ``mul`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if
5857 unsigned and/or signed overflow, respectively, occurs.
5859 Example:
5860 """"""""
5862 .. code-block:: llvm
5864       <result> = mul i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 * %var
5866 .. _i_fmul:
5868 '``fmul``' Instruction
5869 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5871 Syntax:
5872 """""""
5876       <result> = fmul [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5878 Overview:
5879 """""""""
5881 The '``fmul``' instruction returns the product of its two operands.
5883 Arguments:
5884 """"""""""
5886 The two arguments to the '``fmul``' instruction must be :ref:`floating
5887 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
5888 Both arguments must have identical types.
5890 Semantics:
5891 """"""""""
5893 The value produced is the floating point product of the two operands.
5894 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
5895 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
5896 unsafe floating point optimizations:
5898 Example:
5899 """"""""
5901 .. code-block:: llvm
5903       <result> = fmul float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 * %var
5905 '``udiv``' Instruction
5906 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5908 Syntax:
5909 """""""
5913       <result> = udiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5914       <result> = udiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5916 Overview:
5917 """""""""
5919 The '``udiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5921 Arguments:
5922 """"""""""
5924 The two arguments to the '``udiv``' instruction must be
5925 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5926 arguments must have identical types.
5928 Semantics:
5929 """"""""""
5931 The value produced is the unsigned integer quotient of the two operands.
5933 Note that unsigned integer division and signed integer division are
5934 distinct operations; for signed integer division, use '``sdiv``'.
5936 Division by zero leads to undefined behavior.
5938 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``udiv`` is
5939 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if %op1 is not a multiple of %op2 (as
5940 such, "((a udiv exact b) mul b) == a").
5942 Example:
5943 """"""""
5945 .. code-block:: llvm
5947       <result> = udiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5949 '``sdiv``' Instruction
5950 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
5952 Syntax:
5953 """""""
5957       <result> = sdiv <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
5958       <result> = sdiv exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
5960 Overview:
5961 """""""""
5963 The '``sdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
5965 Arguments:
5966 """"""""""
5968 The two arguments to the '``sdiv``' instruction must be
5969 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
5970 arguments must have identical types.
5972 Semantics:
5973 """"""""""
5975 The value produced is the signed integer quotient of the two operands
5976 rounded towards zero.
5978 Note that signed integer division and unsigned integer division are
5979 distinct operations; for unsigned integer division, use '``udiv``'.
5981 Division by zero leads to undefined behavior. Overflow also leads to
5982 undefined behavior; this is a rare case, but can occur, for example, by
5983 doing a 32-bit division of -2147483648 by -1.
5985 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``sdiv`` is
5986 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the result would be rounded.
5988 Example:
5989 """"""""
5991 .. code-block:: llvm
5993       <result> = sdiv i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 / %var
5995 .. _i_fdiv:
5997 '``fdiv``' Instruction
5998 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6000 Syntax:
6001 """""""
6005       <result> = fdiv [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6007 Overview:
6008 """""""""
6010 The '``fdiv``' instruction returns the quotient of its two operands.
6012 Arguments:
6013 """"""""""
6015 The two arguments to the '``fdiv``' instruction must be :ref:`floating
6016 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6017 Both arguments must have identical types.
6019 Semantics:
6020 """"""""""
6022 The value produced is the floating point quotient of the two operands.
6023 This instruction can also take any number of :ref:`fast-math
6024 flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable otherwise
6025 unsafe floating point optimizations:
6027 Example:
6028 """"""""
6030 .. code-block:: llvm
6032       <result> = fdiv float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 / %var
6034 '``urem``' Instruction
6035 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6037 Syntax:
6038 """""""
6042       <result> = urem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6044 Overview:
6045 """""""""
6047 The '``urem``' instruction returns the remainder from the unsigned
6048 division of its two arguments.
6050 Arguments:
6051 """"""""""
6053 The two arguments to the '``urem``' instruction must be
6054 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6055 arguments must have identical types.
6057 Semantics:
6058 """"""""""
6060 This instruction returns the unsigned integer *remainder* of a division.
6061 This instruction always performs an unsigned division to get the
6062 remainder.
6064 Note that unsigned integer remainder and signed integer remainder are
6065 distinct operations; for signed integer remainder, use '``srem``'.
6067 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6069 Example:
6070 """"""""
6072 .. code-block:: llvm
6074       <result> = urem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6076 '``srem``' Instruction
6077 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6079 Syntax:
6080 """""""
6084       <result> = srem <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6086 Overview:
6087 """""""""
6089 The '``srem``' instruction returns the remainder from the signed
6090 division of its two operands. This instruction can also take
6091 :ref:`vector <t_vector>` versions of the values in which case the elements
6092 must be integers.
6094 Arguments:
6095 """"""""""
6097 The two arguments to the '``srem``' instruction must be
6098 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6099 arguments must have identical types.
6101 Semantics:
6102 """"""""""
6104 This instruction returns the *remainder* of a division (where the result
6105 is either zero or has the same sign as the dividend, ``op1``), not the
6106 *modulo* operator (where the result is either zero or has the same sign
6107 as the divisor, ``op2``) of a value. For more information about the
6108 difference, see `The Math
6109 Forum <http://mathforum.org/dr.math/problems/anne.4.28.99.html>`_. For a
6110 table of how this is implemented in various languages, please see
6111 `Wikipedia: modulo
6112 operation <http://en.wikipedia.org/wiki/Modulo_operation>`_.
6114 Note that signed integer remainder and unsigned integer remainder are
6115 distinct operations; for unsigned integer remainder, use '``urem``'.
6117 Taking the remainder of a division by zero leads to undefined behavior.
6118 Overflow also leads to undefined behavior; this is a rare case, but can
6119 occur, for example, by taking the remainder of a 32-bit division of
6120 -2147483648 by -1. (The remainder doesn't actually overflow, but this
6121 rule lets srem be implemented using instructions that return both the
6122 result of the division and the remainder.)
6124 Example:
6125 """"""""
6127 .. code-block:: llvm
6129       <result> = srem i32 4, %var          ; yields i32:result = 4 % %var
6131 .. _i_frem:
6133 '``frem``' Instruction
6134 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6136 Syntax:
6137 """""""
6141       <result> = frem [fast-math flags]* <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6143 Overview:
6144 """""""""
6146 The '``frem``' instruction returns the remainder from the division of
6147 its two operands.
6149 Arguments:
6150 """"""""""
6152 The two arguments to the '``frem``' instruction must be :ref:`floating
6153 point <t_floating>` or :ref:`vector <t_vector>` of floating point values.
6154 Both arguments must have identical types.
6156 Semantics:
6157 """"""""""
6159 This instruction returns the *remainder* of a division. The remainder
6160 has the same sign as the dividend. This instruction can also take any
6161 number of :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints
6162 to enable otherwise unsafe floating point optimizations:
6164 Example:
6165 """"""""
6167 .. code-block:: llvm
6169       <result> = frem float 4.0, %var          ; yields float:result = 4.0 % %var
6171 .. _bitwiseops:
6173 Bitwise Binary Operations
6174 -------------------------
6176 Bitwise binary operators are used to do various forms of bit-twiddling
6177 in a program. They are generally very efficient instructions and can
6178 commonly be strength reduced from other instructions. They require two
6179 operands of the same type, execute an operation on them, and produce a
6180 single value. The resulting value is the same type as its operands.
6182 '``shl``' Instruction
6183 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6185 Syntax:
6186 """""""
6190       <result> = shl <ty> <op1>, <op2>           ; yields ty:result
6191       <result> = shl nuw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6192       <result> = shl nsw <ty> <op1>, <op2>       ; yields ty:result
6193       <result> = shl nuw nsw <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6195 Overview:
6196 """""""""
6198 The '``shl``' instruction returns the first operand shifted to the left
6199 a specified number of bits.
6201 Arguments:
6202 """"""""""
6204 Both arguments to the '``shl``' instruction must be the same
6205 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6206 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6208 Semantics:
6209 """"""""""
6211 The value produced is ``op1`` \* 2\ :sup:`op2` mod 2\ :sup:`n`,
6212 where ``n`` is the width of the result. If ``op2`` is (statically or
6213 dynamically) equal to or larger than the number of bits in
6214 ``op1``, the result is undefined. If the arguments are vectors, each
6215 vector element of ``op1`` is shifted by the corresponding shift amount
6216 in ``op2``.
6218 If the ``nuw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6219 value <poisonvalues>` if it shifts out any non-zero bits. If the
6220 ``nsw`` keyword is present, then the shift produces a :ref:`poison
6221 value <poisonvalues>` if it shifts out any bits that disagree with the
6222 resultant sign bit. As such, NUW/NSW have the same semantics as they
6223 would if the shift were expressed as a mul instruction with the same
6224 nsw/nuw bits in (mul %op1, (shl 1, %op2)).
6226 Example:
6227 """"""""
6229 .. code-block:: llvm
6231       <result> = shl i32 4, %var   ; yields i32: 4 << %var
6232       <result> = shl i32 4, 2      ; yields i32: 16
6233       <result> = shl i32 1, 10     ; yields i32: 1024
6234       <result> = shl i32 1, 32     ; undefined
6235       <result> = shl <2 x i32> < i32 1, i32 1>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 2, i32 4>
6237 '``lshr``' Instruction
6238 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6240 Syntax:
6241 """""""
6245       <result> = lshr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6246       <result> = lshr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6248 Overview:
6249 """""""""
6251 The '``lshr``' instruction (logical shift right) returns the first
6252 operand shifted to the right a specified number of bits with zero fill.
6254 Arguments:
6255 """"""""""
6257 Both arguments to the '``lshr``' instruction must be the same
6258 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6259 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6261 Semantics:
6262 """"""""""
6264 This instruction always performs a logical shift right operation. The
6265 most significant bits of the result will be filled with zero bits after
6266 the shift. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6267 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6268 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6269 corresponding shift amount in ``op2``.
6271 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``lshr`` is
6272 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6273 non-zero.
6275 Example:
6276 """"""""
6278 .. code-block:: llvm
6280       <result> = lshr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6281       <result> = lshr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6282       <result> = lshr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6283       <result> = lshr i8 -2, 1   ; yields i8:result = 0x7F
6284       <result> = lshr i32 1, 32  ; undefined
6285       <result> = lshr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 2>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 0x7FFFFFFF, i32 1>
6287 '``ashr``' Instruction
6288 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6290 Syntax:
6291 """""""
6295       <result> = ashr <ty> <op1>, <op2>         ; yields ty:result
6296       <result> = ashr exact <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6298 Overview:
6299 """""""""
6301 The '``ashr``' instruction (arithmetic shift right) returns the first
6302 operand shifted to the right a specified number of bits with sign
6303 extension.
6305 Arguments:
6306 """"""""""
6308 Both arguments to the '``ashr``' instruction must be the same
6309 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer type.
6310 '``op2``' is treated as an unsigned value.
6312 Semantics:
6313 """"""""""
6315 This instruction always performs an arithmetic shift right operation,
6316 The most significant bits of the result will be filled with the sign bit
6317 of ``op1``. If ``op2`` is (statically or dynamically) equal to or larger
6318 than the number of bits in ``op1``, the result is undefined. If the
6319 arguments are vectors, each vector element of ``op1`` is shifted by the
6320 corresponding shift amount in ``op2``.
6322 If the ``exact`` keyword is present, the result value of the ``ashr`` is
6323 a :ref:`poison value <poisonvalues>` if any of the bits shifted out are
6324 non-zero.
6326 Example:
6327 """"""""
6329 .. code-block:: llvm
6331       <result> = ashr i32 4, 1   ; yields i32:result = 2
6332       <result> = ashr i32 4, 2   ; yields i32:result = 1
6333       <result> = ashr i8  4, 3   ; yields i8:result = 0
6334       <result> = ashr i8 -2, 1   ; yields i8:result = -1
6335       <result> = ashr i32 1, 32  ; undefined
6336       <result> = ashr <2 x i32> < i32 -2, i32 4>, < i32 1, i32 3>   ; yields: result=<2 x i32> < i32 -1, i32 0>
6338 '``and``' Instruction
6339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6341 Syntax:
6342 """""""
6346       <result> = and <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6348 Overview:
6349 """""""""
6351 The '``and``' instruction returns the bitwise logical and of its two
6352 operands.
6354 Arguments:
6355 """"""""""
6357 The two arguments to the '``and``' instruction must be
6358 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6359 arguments must have identical types.
6361 Semantics:
6362 """"""""""
6364 The truth table used for the '``and``' instruction is:
6366 +-----+-----+-----+
6367 | In0 | In1 | Out |
6368 +-----+-----+-----+
6369 |   0 |   0 |   0 |
6370 +-----+-----+-----+
6371 |   0 |   1 |   0 |
6372 +-----+-----+-----+
6373 |   1 |   0 |   0 |
6374 +-----+-----+-----+
6375 |   1 |   1 |   1 |
6376 +-----+-----+-----+
6378 Example:
6379 """"""""
6381 .. code-block:: llvm
6383       <result> = and i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 & %var
6384       <result> = and i32 15, 40          ; yields i32:result = 8
6385       <result> = and i32 4, 8            ; yields i32:result = 0
6387 '``or``' Instruction
6388 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6390 Syntax:
6391 """""""
6395       <result> = or <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6397 Overview:
6398 """""""""
6400 The '``or``' instruction returns the bitwise logical inclusive or of its
6401 two operands.
6403 Arguments:
6404 """"""""""
6406 The two arguments to the '``or``' instruction must be
6407 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6408 arguments must have identical types.
6410 Semantics:
6411 """"""""""
6413 The truth table used for the '``or``' instruction is:
6415 +-----+-----+-----+
6416 | In0 | In1 | Out |
6417 +-----+-----+-----+
6418 |   0 |   0 |   0 |
6419 +-----+-----+-----+
6420 |   0 |   1 |   1 |
6421 +-----+-----+-----+
6422 |   1 |   0 |   1 |
6423 +-----+-----+-----+
6424 |   1 |   1 |   1 |
6425 +-----+-----+-----+
6427 Example:
6428 """"""""
6432       <result> = or i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 | %var
6433       <result> = or i32 15, 40          ; yields i32:result = 47
6434       <result> = or i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6436 '``xor``' Instruction
6437 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6439 Syntax:
6440 """""""
6444       <result> = xor <ty> <op1>, <op2>   ; yields ty:result
6446 Overview:
6447 """""""""
6449 The '``xor``' instruction returns the bitwise logical exclusive or of
6450 its two operands. The ``xor`` is used to implement the "one's
6451 complement" operation, which is the "~" operator in C.
6453 Arguments:
6454 """"""""""
6456 The two arguments to the '``xor``' instruction must be
6457 :ref:`integer <t_integer>` or :ref:`vector <t_vector>` of integer values. Both
6458 arguments must have identical types.
6460 Semantics:
6461 """"""""""
6463 The truth table used for the '``xor``' instruction is:
6465 +-----+-----+-----+
6466 | In0 | In1 | Out |
6467 +-----+-----+-----+
6468 |   0 |   0 |   0 |
6469 +-----+-----+-----+
6470 |   0 |   1 |   1 |
6471 +-----+-----+-----+
6472 |   1 |   0 |   1 |
6473 +-----+-----+-----+
6474 |   1 |   1 |   0 |
6475 +-----+-----+-----+
6477 Example:
6478 """"""""
6480 .. code-block:: llvm
6482       <result> = xor i32 4, %var         ; yields i32:result = 4 ^ %var
6483       <result> = xor i32 15, 40          ; yields i32:result = 39
6484       <result> = xor i32 4, 8            ; yields i32:result = 12
6485       <result> = xor i32 %V, -1          ; yields i32:result = ~%V
6487 Vector Operations
6488 -----------------
6490 LLVM supports several instructions to represent vector operations in a
6491 target-independent manner. These instructions cover the element-access
6492 and vector-specific operations needed to process vectors effectively.
6493 While LLVM does directly support these vector operations, many
6494 sophisticated algorithms will want to use target-specific intrinsics to
6495 take full advantage of a specific target.
6497 .. _i_extractelement:
6499 '``extractelement``' Instruction
6500 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6502 Syntax:
6503 """""""
6507       <result> = extractelement <n x <ty>> <val>, <ty2> <idx>  ; yields <ty>
6509 Overview:
6510 """""""""
6512 The '``extractelement``' instruction extracts a single scalar element
6513 from a vector at a specified index.
6515 Arguments:
6516 """"""""""
6518 The first operand of an '``extractelement``' instruction is a value of
6519 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is an index indicating
6520 the position from which to extract the element. The index may be a
6521 variable of any integer type.
6523 Semantics:
6524 """"""""""
6526 The result is a scalar of the same type as the element type of ``val``.
6527 Its value is the value at position ``idx`` of ``val``. If ``idx``
6528 exceeds the length of ``val``, the results are undefined.
6530 Example:
6531 """"""""
6533 .. code-block:: llvm
6535       <result> = extractelement <4 x i32> %vec, i32 0    ; yields i32
6537 .. _i_insertelement:
6539 '``insertelement``' Instruction
6540 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6542 Syntax:
6543 """""""
6547       <result> = insertelement <n x <ty>> <val>, <ty> <elt>, <ty2> <idx>    ; yields <n x <ty>>
6549 Overview:
6550 """""""""
6552 The '``insertelement``' instruction inserts a scalar element into a
6553 vector at a specified index.
6555 Arguments:
6556 """"""""""
6558 The first operand of an '``insertelement``' instruction is a value of
6559 :ref:`vector <t_vector>` type. The second operand is a scalar value whose
6560 type must equal the element type of the first operand. The third operand
6561 is an index indicating the position at which to insert the value. The
6562 index may be a variable of any integer type.
6564 Semantics:
6565 """"""""""
6567 The result is a vector of the same type as ``val``. Its element values
6568 are those of ``val`` except at position ``idx``, where it gets the value
6569 ``elt``. If ``idx`` exceeds the length of ``val``, the results are
6570 undefined.
6572 Example:
6573 """"""""
6575 .. code-block:: llvm
6577       <result> = insertelement <4 x i32> %vec, i32 1, i32 0    ; yields <4 x i32>
6579 .. _i_shufflevector:
6581 '``shufflevector``' Instruction
6582 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6584 Syntax:
6585 """""""
6589       <result> = shufflevector <n x <ty>> <v1>, <n x <ty>> <v2>, <m x i32> <mask>    ; yields <m x <ty>>
6591 Overview:
6592 """""""""
6594 The '``shufflevector``' instruction constructs a permutation of elements
6595 from two input vectors, returning a vector with the same element type as
6596 the input and length that is the same as the shuffle mask.
6598 Arguments:
6599 """"""""""
6601 The first two operands of a '``shufflevector``' instruction are vectors
6602 with the same type. The third argument is a shuffle mask whose element
6603 type is always 'i32'. The result of the instruction is a vector whose
6604 length is the same as the shuffle mask and whose element type is the
6605 same as the element type of the first two operands.
6607 The shuffle mask operand is required to be a constant vector with either
6608 constant integer or undef values.
6610 Semantics:
6611 """"""""""
6613 The elements of the two input vectors are numbered from left to right
6614 across both of the vectors. The shuffle mask operand specifies, for each
6615 element of the result vector, which element of the two input vectors the
6616 result element gets. The element selector may be undef (meaning "don't
6617 care") and the second operand may be undef if performing a shuffle from
6618 only one vector.
6620 Example:
6621 """"""""
6623 .. code-block:: llvm
6625       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6626                               <4 x i32> <i32 0, i32 4, i32 1, i32 5>  ; yields <4 x i32>
6627       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> undef,
6628                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32> - Identity shuffle.
6629       <result> = shufflevector <8 x i32> %v1, <8 x i32> undef,
6630                               <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3>  ; yields <4 x i32>
6631       <result> = shufflevector <4 x i32> %v1, <4 x i32> %v2,
6632                               <8 x i32> <i32 0, i32 1, i32 2, i32 3, i32 4, i32 5, i32 6, i32 7 >  ; yields <8 x i32>
6634 Aggregate Operations
6635 --------------------
6637 LLVM supports several instructions for working with
6638 :ref:`aggregate <t_aggregate>` values.
6640 .. _i_extractvalue:
6642 '``extractvalue``' Instruction
6643 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6645 Syntax:
6646 """""""
6650       <result> = extractvalue <aggregate type> <val>, <idx>{, <idx>}*
6652 Overview:
6653 """""""""
6655 The '``extractvalue``' instruction extracts the value of a member field
6656 from an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6658 Arguments:
6659 """"""""""
6661 The first operand of an '``extractvalue``' instruction is a value of
6662 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The other operands are
6663 constant indices to specify which value to extract in a similar manner
6664 as indices in a '``getelementptr``' instruction.
6666 The major differences to ``getelementptr`` indexing are:
6668 -  Since the value being indexed is not a pointer, the first index is
6669    omitted and assumed to be zero.
6670 -  At least one index must be specified.
6671 -  Not only struct indices but also array indices must be in bounds.
6673 Semantics:
6674 """"""""""
6676 The result is the value at the position in the aggregate specified by
6677 the index operands.
6679 Example:
6680 """"""""
6682 .. code-block:: llvm
6684       <result> = extractvalue {i32, float} %agg, 0    ; yields i32
6686 .. _i_insertvalue:
6688 '``insertvalue``' Instruction
6689 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6691 Syntax:
6692 """""""
6696       <result> = insertvalue <aggregate type> <val>, <ty> <elt>, <idx>{, <idx>}*    ; yields <aggregate type>
6698 Overview:
6699 """""""""
6701 The '``insertvalue``' instruction inserts a value into a member field in
6702 an :ref:`aggregate <t_aggregate>` value.
6704 Arguments:
6705 """"""""""
6707 The first operand of an '``insertvalue``' instruction is a value of
6708 :ref:`struct <t_struct>` or :ref:`array <t_array>` type. The second operand is
6709 a first-class value to insert. The following operands are constant
6710 indices indicating the position at which to insert the value in a
6711 similar manner as indices in a '``extractvalue``' instruction. The value
6712 to insert must have the same type as the value identified by the
6713 indices.
6715 Semantics:
6716 """"""""""
6718 The result is an aggregate of the same type as ``val``. Its value is
6719 that of ``val`` except that the value at the position specified by the
6720 indices is that of ``elt``.
6722 Example:
6723 """"""""
6725 .. code-block:: llvm
6727       %agg1 = insertvalue {i32, float} undef, i32 1, 0              ; yields {i32 1, float undef}
6728       %agg2 = insertvalue {i32, float} %agg1, float %val, 1         ; yields {i32 1, float %val}
6729       %agg3 = insertvalue {i32, {float}} undef, float %val, 1, 0    ; yields {i32 undef, {float %val}}
6731 .. _memoryops:
6733 Memory Access and Addressing Operations
6734 ---------------------------------------
6736 A key design point of an SSA-based representation is how it represents
6737 memory. In LLVM, no memory locations are in SSA form, which makes things
6738 very simple. This section describes how to read, write, and allocate
6739 memory in LLVM.
6741 .. _i_alloca:
6743 '``alloca``' Instruction
6744 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6746 Syntax:
6747 """""""
6751       <result> = alloca [inalloca] <type> [, <ty> <NumElements>] [, align <alignment>]     ; yields type*:result
6753 Overview:
6754 """""""""
6756 The '``alloca``' instruction allocates memory on the stack frame of the
6757 currently executing function, to be automatically released when this
6758 function returns to its caller. The object is always allocated in the
6759 generic address space (address space zero).
6761 Arguments:
6762 """"""""""
6764 The '``alloca``' instruction allocates ``sizeof(<type>)*NumElements``
6765 bytes of memory on the runtime stack, returning a pointer of the
6766 appropriate type to the program. If "NumElements" is specified, it is
6767 the number of elements allocated, otherwise "NumElements" is defaulted
6768 to be one. If a constant alignment is specified, the value result of the
6769 allocation is guaranteed to be aligned to at least that boundary. The
6770 alignment may not be greater than ``1 << 29``. If not specified, or if
6771 zero, the target can choose to align the allocation on any convenient
6772 boundary compatible with the type.
6774 '``type``' may be any sized type.
6776 Semantics:
6777 """"""""""
6779 Memory is allocated; a pointer is returned. The operation is undefined
6780 if there is insufficient stack space for the allocation. '``alloca``'d
6781 memory is automatically released when the function returns. The
6782 '``alloca``' instruction is commonly used to represent automatic
6783 variables that must have an address available. When the function returns
6784 (either with the ``ret`` or ``resume`` instructions), the memory is
6785 reclaimed. Allocating zero bytes is legal, but the result is undefined.
6786 The order in which memory is allocated (ie., which way the stack grows)
6787 is not specified.
6789 Example:
6790 """"""""
6792 .. code-block:: llvm
6794       %ptr = alloca i32                             ; yields i32*:ptr
6795       %ptr = alloca i32, i32 4                      ; yields i32*:ptr
6796       %ptr = alloca i32, i32 4, align 1024          ; yields i32*:ptr
6797       %ptr = alloca i32, align 1024                 ; yields i32*:ptr
6799 .. _i_load:
6801 '``load``' Instruction
6802 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6804 Syntax:
6805 """""""
6809       <result> = load [volatile] <ty>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.load !<index>][, !invariant.group !<index>][, !nonnull !<index>][, !dereferenceable !<deref_bytes_node>][, !dereferenceable_or_null !<deref_bytes_node>][, !align !<align_node>]
6810       <result> = load atomic [volatile] <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>]
6811       !<index> = !{ i32 1 }
6812       !<deref_bytes_node> = !{i64 <dereferenceable_bytes>}
6813       !<align_node> = !{ i64 <value_alignment> }
6815 Overview:
6816 """""""""
6818 The '``load``' instruction is used to read from memory.
6820 Arguments:
6821 """"""""""
6823 The argument to the ``load`` instruction specifies the memory address
6824 from which to load. The type specified must be a :ref:`first
6825 class <t_firstclass>` type. If the ``load`` is marked as ``volatile``,
6826 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6827 execution of this ``load`` with other :ref:`volatile
6828 operations <volatile>`.
6830 If the ``load`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
6831 <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The ``release`` and
6832 ``acq_rel`` orderings are not valid on ``load`` instructions. Atomic loads
6833 produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see multiple atomic
6834 stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or floating-point
6835 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
6836 than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be explicitly
6837 specified on atomic loads, and the load has undefined behavior if the alignment
6838 is not set to a value which is at least the size in bytes of the
6839 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic loads.
6841 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6842 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6843 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6844 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6845 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6846 alignment results in undefined behavior. Underestimating the alignment
6847 may produce less efficient code. An alignment of 1 is always safe. The
6848 maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6850 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single
6851 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one
6852 ``i32`` entry of value 1. The existence of the ``!nontemporal``
6853 metadata on the instruction tells the optimizer and code generator
6854 that this load is not expected to be reused in the cache. The code
6855 generator may select special instructions to save cache bandwidth, such
6856 as the ``MOVNT`` instruction on x86.
6858 The optional ``!invariant.load`` metadata must reference a single
6859 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6860 entries. The existence of the ``!invariant.load`` metadata on the
6861 instruction tells the optimizer and code generator that the address
6862 operand to this load points to memory which can be assumed unchanged.
6863 Being invariant does not imply that a location is dereferenceable,
6864 but it does imply that once the location is known dereferenceable
6865 its value is henceforth unchanging.
6867 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a single metadata name
6868  ``<index>`` corresponding to a metadata node. See ``invariant.group`` metadata.
6870 The optional ``!nonnull`` metadata must reference a single
6871 metadata name ``<index>`` corresponding to a metadata node with no
6872 entries. The existence of the ``!nonnull`` metadata on the
6873 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to
6874 never be null. This is analogous to the ``nonnull`` attribute
6875 on parameters and return values. This metadata can only be applied
6876 to loads of a pointer type.
6878 The optional ``!dereferenceable`` metadata must reference a single metadata
6879 name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64``
6880 entry. The existence of the ``!dereferenceable`` metadata on the instruction
6881 tells the optimizer that the value loaded is known to be dereferenceable.
6882 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6883 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable''
6884 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6885 to loads of a pointer type.
6887 The optional ``!dereferenceable_or_null`` metadata must reference a single
6888 metadata name ``<deref_bytes_node>`` corresponding to a metadata node with one
6889 ``i64`` entry. The existence of the ``!dereferenceable_or_null`` metadata on the
6890 instruction tells the optimizer that the value loaded is known to be either
6891 dereferenceable or null.
6892 The number of bytes known to be dereferenceable is specified by the integer
6893 value in the metadata node. This is analogous to the ''dereferenceable_or_null''
6894 attribute on parameters and return values. This metadata can only be applied
6895 to loads of a pointer type.
6897 The optional ``!align`` metadata must reference a single metadata name
6898 ``<align_node>`` corresponding to a metadata node with one ``i64`` entry.
6899 The existence of the ``!align`` metadata on the instruction tells the
6900 optimizer that the value loaded is known to be aligned to a boundary specified
6901 by the integer value in the metadata node. The alignment must be a power of 2.
6902 This is analogous to the ''align'' attribute on parameters and return values.
6903 This metadata can only be applied to loads of a pointer type.
6905 Semantics:
6906 """"""""""
6908 The location of memory pointed to is loaded. If the value being loaded
6909 is of scalar type then the number of bytes read does not exceed the
6910 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6911 example, loading an ``i24`` reads at most three bytes. When loading a
6912 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6913 of bytes, the result is undefined if the value was not originally
6914 written using a store of the same type.
6916 Examples:
6917 """""""""
6919 .. code-block:: llvm
6921       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
6922       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
6923       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
6925 .. _i_store:
6927 '``store``' Instruction
6928 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
6930 Syntax:
6931 """""""
6935       store [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer>[, align <alignment>][, !nontemporal !<index>][, !invariant.group !<index>]        ; yields void
6936       store atomic [volatile] <ty> <value>, <ty>* <pointer> [singlethread] <ordering>, align <alignment> [, !invariant.group !<index>] ; yields void
6938 Overview:
6939 """""""""
6941 The '``store``' instruction is used to write to memory.
6943 Arguments:
6944 """"""""""
6946 There are two arguments to the ``store`` instruction: a value to store
6947 and an address at which to store it. The type of the ``<pointer>``
6948 operand must be a pointer to the :ref:`first class <t_firstclass>` type of
6949 the ``<value>`` operand. If the ``store`` is marked as ``volatile``,
6950 then the optimizer is not allowed to modify the number or order of
6951 execution of this ``store`` with other :ref:`volatile
6952 operations <volatile>`.
6954 If the ``store`` is marked as ``atomic``, it takes an extra :ref:`ordering
6955 <ordering>` and optional ``singlethread`` argument. The ``acquire`` and
6956 ``acq_rel`` orderings aren't valid on ``store`` instructions. Atomic loads
6957 produce :ref:`defined <memmodel>` results when they may see multiple atomic
6958 stores. The type of the pointee must be an integer, pointer, or floating-point
6959 type whose bit width is a power of two greater than or equal to eight and less
6960 than or equal to a target-specific size limit.  ``align`` must be explicitly
6961 specified on atomic stores, and the store has undefined behavior if the
6962 alignment is not set to a value which is at least the size in bytes of the
6963 pointee. ``!nontemporal`` does not have any defined semantics for atomic stores.
6965 The optional constant ``align`` argument specifies the alignment of the
6966 operation (that is, the alignment of the memory address). A value of 0
6967 or an omitted ``align`` argument means that the operation has the ABI
6968 alignment for the target. It is the responsibility of the code emitter
6969 to ensure that the alignment information is correct. Overestimating the
6970 alignment results in undefined behavior. Underestimating the
6971 alignment may produce less efficient code. An alignment of 1 is always
6972 safe. The maximum possible alignment is ``1 << 29``.
6974 The optional ``!nontemporal`` metadata must reference a single metadata
6975 name ``<index>`` corresponding to a metadata node with one ``i32`` entry of
6976 value 1. The existence of the ``!nontemporal`` metadata on the instruction
6977 tells the optimizer and code generator that this load is not expected to
6978 be reused in the cache. The code generator may select special
6979 instructions to save cache bandwidth, such as the ``MOVNT`` instruction on
6980 x86.
6982 The optional ``!invariant.group`` metadata must reference a 
6983 single metadata name ``<index>``. See ``invariant.group`` metadata.
6985 Semantics:
6986 """"""""""
6988 The contents of memory are updated to contain ``<value>`` at the
6989 location specified by the ``<pointer>`` operand. If ``<value>`` is
6990 of scalar type then the number of bytes written does not exceed the
6991 minimum number of bytes needed to hold all bits of the type. For
6992 example, storing an ``i24`` writes at most three bytes. When writing a
6993 value of a type like ``i20`` with a size that is not an integral number
6994 of bytes, it is unspecified what happens to the extra bits that do not
6995 belong to the type, but they will typically be overwritten.
6997 Example:
6998 """"""""
7000 .. code-block:: llvm
7002       %ptr = alloca i32                               ; yields i32*:ptr
7003       store i32 3, i32* %ptr                          ; yields void
7004       %val = load i32, i32* %ptr                      ; yields i32:val = i32 3
7006 .. _i_fence:
7008 '``fence``' Instruction
7009 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7011 Syntax:
7012 """""""
7016       fence [singlethread] <ordering>                   ; yields void
7018 Overview:
7019 """""""""
7021 The '``fence``' instruction is used to introduce happens-before edges
7022 between operations.
7024 Arguments:
7025 """"""""""
7027 '``fence``' instructions take an :ref:`ordering <ordering>` argument which
7028 defines what *synchronizes-with* edges they add. They can only be given
7029 ``acquire``, ``release``, ``acq_rel``, and ``seq_cst`` orderings.
7031 Semantics:
7032 """"""""""
7034 A fence A which has (at least) ``release`` ordering semantics
7035 *synchronizes with* a fence B with (at least) ``acquire`` ordering
7036 semantics if and only if there exist atomic operations X and Y, both
7037 operating on some atomic object M, such that A is sequenced before X, X
7038 modifies M (either directly or through some side effect of a sequence
7039 headed by X), Y is sequenced before B, and Y observes M. This provides a
7040 *happens-before* dependency between A and B. Rather than an explicit
7041 ``fence``, one (but not both) of the atomic operations X or Y might
7042 provide a ``release`` or ``acquire`` (resp.) ordering constraint and
7043 still *synchronize-with* the explicit ``fence`` and establish the
7044 *happens-before* edge.
7046 A ``fence`` which has ``seq_cst`` ordering, in addition to having both
7047 ``acquire`` and ``release`` semantics specified above, participates in
7048 the global program order of other ``seq_cst`` operations and/or fences.
7050 The optional ":ref:`singlethread <singlethread>`" argument specifies
7051 that the fence only synchronizes with other fences in the same thread.
7052 (This is useful for interacting with signal handlers.)
7054 Example:
7055 """"""""
7057 .. code-block:: llvm
7059       fence acquire                          ; yields void
7060       fence singlethread seq_cst             ; yields void
7062 .. _i_cmpxchg:
7064 '``cmpxchg``' Instruction
7065 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7067 Syntax:
7068 """""""
7072       cmpxchg [weak] [volatile] <ty>* <pointer>, <ty> <cmp>, <ty> <new> [singlethread] <success ordering> <failure ordering> ; yields  { ty, i1 }
7074 Overview:
7075 """""""""
7077 The '``cmpxchg``' instruction is used to atomically modify memory. It
7078 loads a value in memory and compares it to a given value. If they are
7079 equal, it tries to store a new value into the memory.
7081 Arguments:
7082 """"""""""
7084 There are three arguments to the '``cmpxchg``' instruction: an address
7085 to operate on, a value to compare to the value currently be at that
7086 address, and a new value to place at that address if the compared values
7087 are equal. The type of '<cmp>' must be an integer or pointer type whose
7088 bit width is a power of two greater than or equal to eight and less 
7089 than or equal to a target-specific size limit. '<cmp>' and '<new>' must
7090 have the same type, and the type of '<pointer>' must be a pointer to 
7091 that type. If the ``cmpxchg`` is marked as ``volatile``, then the 
7092 optimizer is not allowed to modify the number or order of execution of
7093 this ``cmpxchg`` with other :ref:`volatile operations <volatile>`.
7095 The success and failure :ref:`ordering <ordering>` arguments specify how this
7096 ``cmpxchg`` synchronizes with other atomic operations. Both ordering parameters
7097 must be at least ``monotonic``, the ordering constraint on failure must be no
7098 stronger than that on success, and the failure ordering cannot be either
7099 ``release`` or ``acq_rel``.
7101 The optional "``singlethread``" argument declares that the ``cmpxchg``
7102 is only atomic with respect to code (usually signal handlers) running in
7103 the same thread as the ``cmpxchg``. Otherwise the cmpxchg is atomic with
7104 respect to all other code in the system.
7106 The pointer passed into cmpxchg must have alignment greater than or
7107 equal to the size in memory of the operand.
7109 Semantics:
7110 """"""""""
7112 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``' operand
7113 is read and compared to '``<cmp>``'; if the read value is the equal, the
7114 '``<new>``' is written. The original value at the location is returned, together
7115 with a flag indicating success (true) or failure (false).
7117 If the cmpxchg operation is marked as ``weak`` then a spurious failure is
7118 permitted: the operation may not write ``<new>`` even if the comparison
7119 matched.
7121 If the cmpxchg operation is strong (the default), the i1 value is 1 if and only
7122 if the value loaded equals ``cmp``.
7124 A successful ``cmpxchg`` is a read-modify-write instruction for the purpose of
7125 identifying release sequences. A failed ``cmpxchg`` is equivalent to an atomic
7126 load with an ordering parameter determined the second ordering parameter.
7128 Example:
7129 """"""""
7131 .. code-block:: llvm
7133     entry:
7134       %orig = load atomic i32, i32* %ptr unordered, align 4                      ; yields i32
7135       br label %loop
7137     loop:
7138       %cmp = phi i32 [ %orig, %entry ], [%value_loaded, %loop]
7139       %squared = mul i32 %cmp, %cmp
7140       %val_success = cmpxchg i32* %ptr, i32 %cmp, i32 %squared acq_rel monotonic ; yields  { i32, i1 }
7141       %value_loaded = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 0
7142       %success = extractvalue { i32, i1 } %val_success, 1
7143       br i1 %success, label %done, label %loop
7145     done:
7146       ...
7148 .. _i_atomicrmw:
7150 '``atomicrmw``' Instruction
7151 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7153 Syntax:
7154 """""""
7158       atomicrmw [volatile] <operation> <ty>* <pointer>, <ty> <value> [singlethread] <ordering>                   ; yields ty
7160 Overview:
7161 """""""""
7163 The '``atomicrmw``' instruction is used to atomically modify memory.
7165 Arguments:
7166 """"""""""
7168 There are three arguments to the '``atomicrmw``' instruction: an
7169 operation to apply, an address whose value to modify, an argument to the
7170 operation. The operation must be one of the following keywords:
7172 -  xchg
7173 -  add
7174 -  sub
7175 -  and
7176 -  nand
7177 -  or
7178 -  xor
7179 -  max
7180 -  min
7181 -  umax
7182 -  umin
7184 The type of '<value>' must be an integer type whose bit width is a power
7185 of two greater than or equal to eight and less than or equal to a
7186 target-specific size limit. The type of the '``<pointer>``' operand must
7187 be a pointer to that type. If the ``atomicrmw`` is marked as
7188 ``volatile``, then the optimizer is not allowed to modify the number or
7189 order of execution of this ``atomicrmw`` with other :ref:`volatile
7190 operations <volatile>`.
7192 Semantics:
7193 """"""""""
7195 The contents of memory at the location specified by the '``<pointer>``'
7196 operand are atomically read, modified, and written back. The original
7197 value at the location is returned. The modification is specified by the
7198 operation argument:
7200 -  xchg: ``*ptr = val``
7201 -  add: ``*ptr = *ptr + val``
7202 -  sub: ``*ptr = *ptr - val``
7203 -  and: ``*ptr = *ptr & val``
7204 -  nand: ``*ptr = ~(*ptr & val)``
7205 -  or: ``*ptr = *ptr | val``
7206 -  xor: ``*ptr = *ptr ^ val``
7207 -  max: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7208 -  min: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using a signed comparison)
7209 -  umax: ``*ptr = *ptr > val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7210    comparison)
7211 -  umin: ``*ptr = *ptr < val ? *ptr : val`` (using an unsigned
7212    comparison)
7214 Example:
7215 """"""""
7217 .. code-block:: llvm
7219       %old = atomicrmw add i32* %ptr, i32 1 acquire                        ; yields i32
7221 .. _i_getelementptr:
7223 '``getelementptr``' Instruction
7224 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7226 Syntax:
7227 """""""
7231       <result> = getelementptr <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7232       <result> = getelementptr inbounds <ty>, <ty>* <ptrval>{, <ty> <idx>}*
7233       <result> = getelementptr <ty>, <ptr vector> <ptrval>, <vector index type> <idx>
7235 Overview:
7236 """""""""
7238 The '``getelementptr``' instruction is used to get the address of a
7239 subelement of an :ref:`aggregate <t_aggregate>` data structure. It performs
7240 address calculation only and does not access memory. The instruction can also
7241 be used to calculate a vector of such addresses.
7243 Arguments:
7244 """"""""""
7246 The first argument is always a type used as the basis for the calculations.
7247 The second argument is always a pointer or a vector of pointers, and is the
7248 base address to start from. The remaining arguments are indices
7249 that indicate which of the elements of the aggregate object are indexed.
7250 The interpretation of each index is dependent on the type being indexed
7251 into. The first index always indexes the pointer value given as the
7252 first argument, the second index indexes a value of the type pointed to
7253 (not necessarily the value directly pointed to, since the first index
7254 can be non-zero), etc. The first type indexed into must be a pointer
7255 value, subsequent types can be arrays, vectors, and structs. Note that
7256 subsequent types being indexed into can never be pointers, since that
7257 would require loading the pointer before continuing calculation.
7259 The type of each index argument depends on the type it is indexing into.
7260 When indexing into a (optionally packed) structure, only ``i32`` integer
7261 **constants** are allowed (when using a vector of indices they must all
7262 be the **same** ``i32`` integer constant). When indexing into an array,
7263 pointer or vector, integers of any width are allowed, and they are not
7264 required to be constant. These integers are treated as signed values
7265 where relevant.
7267 For example, let's consider a C code fragment and how it gets compiled
7268 to LLVM:
7270 .. code-block:: c
7272     struct RT {
7273       char A;
7274       int B[10][20];
7275       char C;
7276     };
7277     struct ST {
7278       int X;
7279       double Y;
7280       struct RT Z;
7281     };
7283     int *foo(struct ST *s) {
7284       return &s[1].Z.B[5][13];
7285     }
7287 The LLVM code generated by Clang is:
7289 .. code-block:: llvm
7291     %struct.RT = type { i8, [10 x [20 x i32]], i8 }
7292     %struct.ST = type { i32, double, %struct.RT }
7294     define i32* @foo(%struct.ST* %s) nounwind uwtable readnone optsize ssp {
7295     entry:
7296       %arrayidx = getelementptr inbounds %struct.ST, %struct.ST* %s, i64 1, i32 2, i32 1, i64 5, i64 13
7297       ret i32* %arrayidx
7298     }
7300 Semantics:
7301 """"""""""
7303 In the example above, the first index is indexing into the
7304 '``%struct.ST*``' type, which is a pointer, yielding a '``%struct.ST``'
7305 = '``{ i32, double, %struct.RT }``' type, a structure. The second index
7306 indexes into the third element of the structure, yielding a
7307 '``%struct.RT``' = '``{ i8 , [10 x [20 x i32]], i8 }``' type, another
7308 structure. The third index indexes into the second element of the
7309 structure, yielding a '``[10 x [20 x i32]]``' type, an array. The two
7310 dimensions of the array are subscripted into, yielding an '``i32``'
7311 type. The '``getelementptr``' instruction returns a pointer to this
7312 element, thus computing a value of '``i32*``' type.
7314 Note that it is perfectly legal to index partially through a structure,
7315 returning a pointer to an inner element. Because of this, the LLVM code
7316 for the given testcase is equivalent to:
7318 .. code-block:: llvm
7320     define i32* @foo(%struct.ST* %s) {
7321       %t1 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %s, i32 1                        ; yields %struct.ST*:%t1
7322       %t2 = getelementptr %struct.ST, %struct.ST* %t1, i32 0, i32 2                ; yields %struct.RT*:%t2
7323       %t3 = getelementptr %struct.RT, %struct.RT* %t2, i32 0, i32 1                ; yields [10 x [20 x i32]]*:%t3
7324       %t4 = getelementptr [10 x [20 x i32]], [10 x [20 x i32]]* %t3, i32 0, i32 5  ; yields [20 x i32]*:%t4
7325       %t5 = getelementptr [20 x i32], [20 x i32]* %t4, i32 0, i32 13               ; yields i32*:%t5
7326       ret i32* %t5
7327     }
7329 If the ``inbounds`` keyword is present, the result value of the
7330 ``getelementptr`` is a :ref:`poison value <poisonvalues>` if the base
7331 pointer is not an *in bounds* address of an allocated object, or if any
7332 of the addresses that would be formed by successive addition of the
7333 offsets implied by the indices to the base address with infinitely
7334 precise signed arithmetic are not an *in bounds* address of that
7335 allocated object. The *in bounds* addresses for an allocated object are
7336 all the addresses that point into the object, plus the address one byte
7337 past the end. In cases where the base is a vector of pointers the
7338 ``inbounds`` keyword applies to each of the computations element-wise.
7340 If the ``inbounds`` keyword is not present, the offsets are added to the
7341 base address with silently-wrapping two's complement arithmetic. If the
7342 offsets have a different width from the pointer, they are sign-extended
7343 or truncated to the width of the pointer. The result value of the
7344 ``getelementptr`` may be outside the object pointed to by the base
7345 pointer. The result value may not necessarily be used to access memory
7346 though, even if it happens to point into allocated storage. See the
7347 :ref:`Pointer Aliasing Rules <pointeraliasing>` section for more
7348 information.
7350 The getelementptr instruction is often confusing. For some more insight
7351 into how it works, see :doc:`the getelementptr FAQ <GetElementPtr>`.
7353 Example:
7354 """"""""
7356 .. code-block:: llvm
7358         ; yields [12 x i8]*:aptr
7359         %aptr = getelementptr {i32, [12 x i8]}, {i32, [12 x i8]}* %saptr, i64 0, i32 1
7360         ; yields i8*:vptr
7361         %vptr = getelementptr {i32, <2 x i8>}, {i32, <2 x i8>}* %svptr, i64 0, i32 1, i32 1
7362         ; yields i8*:eptr
7363         %eptr = getelementptr [12 x i8], [12 x i8]* %aptr, i64 0, i32 1
7364         ; yields i32*:iptr
7365         %iptr = getelementptr [10 x i32], [10 x i32]* @arr, i16 0, i16 0
7367 Vector of pointers:
7368 """""""""""""""""""
7370 The ``getelementptr`` returns a vector of pointers, instead of a single address,
7371 when one or more of its arguments is a vector. In such cases, all vector
7372 arguments should have the same number of elements, and every scalar argument
7373 will be effectively broadcast into a vector during address calculation.
7375 .. code-block:: llvm
7377      ; All arguments are vectors:
7378      ;   A[i] = ptrs[i] + offsets[i]*sizeof(i8)
7379      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, <4 x i64> %offsets
7381      ; Add the same scalar offset to each pointer of a vector:
7382      ;   A[i] = ptrs[i] + offset*sizeof(i8)
7383      %A = getelementptr i8, <4 x i8*> %ptrs, i64 %offset
7385      ; Add distinct offsets to the same pointer:
7386      ;   A[i] = ptr + offsets[i]*sizeof(i8)
7387      %A = getelementptr i8, i8* %ptr, <4 x i64> %offsets
7389      ; In all cases described above the type of the result is <4 x i8*>
7391 The two following instructions are equivalent:
7393 .. code-block:: llvm
7395      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7396        <4 x i32> <i32 2, i32 2, i32 2, i32 2>,
7397        <4 x i32> <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>,
7398        <4 x i32> %ind4,
7399        <4 x i64> <i64 13, i64 13, i64 13, i64 13>
7401      getelementptr  %struct.ST, <4 x %struct.ST*> %s, <4 x i64> %ind1,
7402        i32 2, i32 1, <4 x i32> %ind4, i64 13
7404 Let's look at the C code, where the vector version of ``getelementptr``
7405 makes sense:
7407 .. code-block:: c
7409     // Let's assume that we vectorize the following loop:
7410     double *A, B; int *C;
7411     for (int i = 0; i < size; ++i) {
7412       A[i] = B[C[i]];
7413     }
7415 .. code-block:: llvm
7417     ; get pointers for 8 elements from array B
7418     %ptrs = getelementptr double, double* %B, <8 x i32> %C
7419     ; load 8 elements from array B into A
7420     %A = call <8 x double> @llvm.masked.gather.v8f64(<8 x double*> %ptrs,
7421          i32 8, <8 x i1> %mask, <8 x double> %passthru)
7423 Conversion Operations
7424 ---------------------
7426 The instructions in this category are the conversion instructions
7427 (casting) which all take a single operand and a type. They perform
7428 various bit conversions on the operand.
7430 '``trunc .. to``' Instruction
7431 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7433 Syntax:
7434 """""""
7438       <result> = trunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7440 Overview:
7441 """""""""
7443 The '``trunc``' instruction truncates its operand to the type ``ty2``.
7445 Arguments:
7446 """"""""""
7448 The '``trunc``' instruction takes a value to trunc, and a type to trunc
7449 it to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors
7450 of the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7451 larger than the bit size of the destination type, ``ty2``. Equal sized
7452 types are not allowed.
7454 Semantics:
7455 """"""""""
7457 The '``trunc``' instruction truncates the high order bits in ``value``
7458 and converts the remaining bits to ``ty2``. Since the source size must
7459 be larger than the destination size, ``trunc`` cannot be a *no-op cast*.
7460 It will always truncate bits.
7462 Example:
7463 """"""""
7465 .. code-block:: llvm
7467       %X = trunc i32 257 to i8                        ; yields i8:1
7468       %Y = trunc i32 123 to i1                        ; yields i1:true
7469       %Z = trunc i32 122 to i1                        ; yields i1:false
7470       %W = trunc <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i8> ; yields <i8 8, i8 7>
7472 '``zext .. to``' Instruction
7473 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7475 Syntax:
7476 """""""
7480       <result> = zext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7482 Overview:
7483 """""""""
7485 The '``zext``' instruction zero extends its operand to type ``ty2``.
7487 Arguments:
7488 """"""""""
7490 The '``zext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7491 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7492 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7493 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7495 Semantics:
7496 """"""""""
7498 The ``zext`` fills the high order bits of the ``value`` with zero bits
7499 until it reaches the size of the destination type, ``ty2``.
7501 When zero extending from i1, the result will always be either 0 or 1.
7503 Example:
7504 """"""""
7506 .. code-block:: llvm
7508       %X = zext i32 257 to i64              ; yields i64:257
7509       %Y = zext i1 true to i32              ; yields i32:1
7510       %Z = zext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7512 '``sext .. to``' Instruction
7513 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7515 Syntax:
7516 """""""
7520       <result> = sext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7522 Overview:
7523 """""""""
7525 The '``sext``' sign extends ``value`` to the type ``ty2``.
7527 Arguments:
7528 """"""""""
7530 The '``sext``' instruction takes a value to cast, and a type to cast it
7531 to. Both types must be of :ref:`integer <t_integer>` types, or vectors of
7532 the same number of integers. The bit size of the ``value`` must be
7533 smaller than the bit size of the destination type, ``ty2``.
7535 Semantics:
7536 """"""""""
7538 The '``sext``' instruction performs a sign extension by copying the sign
7539 bit (highest order bit) of the ``value`` until it reaches the bit size
7540 of the type ``ty2``.
7542 When sign extending from i1, the extension always results in -1 or 0.
7544 Example:
7545 """"""""
7547 .. code-block:: llvm
7549       %X = sext i8  -1 to i16              ; yields i16   :65535
7550       %Y = sext i1 true to i32             ; yields i32:-1
7551       %Z = sext <2 x i16> <i16 8, i16 7> to <2 x i32> ; yields <i32 8, i32 7>
7553 '``fptrunc .. to``' Instruction
7554 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7556 Syntax:
7557 """""""
7561       <result> = fptrunc <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7563 Overview:
7564 """""""""
7566 The '``fptrunc``' instruction truncates ``value`` to type ``ty2``.
7568 Arguments:
7569 """"""""""
7571 The '``fptrunc``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7572 value to cast and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it to.
7573 The size of ``value`` must be larger than the size of ``ty2``. This
7574 implies that ``fptrunc`` cannot be used to make a *no-op cast*.
7576 Semantics:
7577 """"""""""
7579 The '``fptrunc``' instruction casts a ``value`` from a larger
7580 :ref:`floating point <t_floating>` type to a smaller :ref:`floating
7581 point <t_floating>` type. If the value cannot fit (i.e. overflows) within the
7582 destination type, ``ty2``, then the results are undefined. If the cast produces
7583 an inexact result, how rounding is performed (e.g. truncation, also known as
7584 round to zero) is undefined.
7586 Example:
7587 """"""""
7589 .. code-block:: llvm
7591       %X = fptrunc double 123.0 to float         ; yields float:123.0
7592       %Y = fptrunc double 1.0E+300 to float      ; yields undefined
7594 '``fpext .. to``' Instruction
7595 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7597 Syntax:
7598 """""""
7602       <result> = fpext <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7604 Overview:
7605 """""""""
7607 The '``fpext``' extends a floating point ``value`` to a larger floating
7608 point value.
7610 Arguments:
7611 """"""""""
7613 The '``fpext``' instruction takes a :ref:`floating point <t_floating>`
7614 ``value`` to cast, and a :ref:`floating point <t_floating>` type to cast it
7615 to. The source type must be smaller than the destination type.
7617 Semantics:
7618 """"""""""
7620 The '``fpext``' instruction extends the ``value`` from a smaller
7621 :ref:`floating point <t_floating>` type to a larger :ref:`floating
7622 point <t_floating>` type. The ``fpext`` cannot be used to make a
7623 *no-op cast* because it always changes bits. Use ``bitcast`` to make a
7624 *no-op cast* for a floating point cast.
7626 Example:
7627 """"""""
7629 .. code-block:: llvm
7631       %X = fpext float 3.125 to double         ; yields double:3.125000e+00
7632       %Y = fpext double %X to fp128            ; yields fp128:0xL00000000000000004000900000000000
7634 '``fptoui .. to``' Instruction
7635 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7637 Syntax:
7638 """""""
7642       <result> = fptoui <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7644 Overview:
7645 """""""""
7647 The '``fptoui``' converts a floating point ``value`` to its unsigned
7648 integer equivalent of type ``ty2``.
7650 Arguments:
7651 """"""""""
7653 The '``fptoui``' instruction takes a value to cast, which must be a
7654 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7655 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7656 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7657 type with the same number of elements as ``ty``
7659 Semantics:
7660 """"""""""
7662 The '``fptoui``' instruction converts its :ref:`floating
7663 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7664 unsigned integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7665 are undefined.
7667 Example:
7668 """"""""
7670 .. code-block:: llvm
7672       %X = fptoui double 123.0 to i32      ; yields i32:123
7673       %Y = fptoui float 1.0E+300 to i1     ; yields undefined:1
7674       %Z = fptoui float 1.04E+17 to i8     ; yields undefined:1
7676 '``fptosi .. to``' Instruction
7677 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7679 Syntax:
7680 """""""
7684       <result> = fptosi <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7686 Overview:
7687 """""""""
7689 The '``fptosi``' instruction converts :ref:`floating point <t_floating>`
7690 ``value`` to type ``ty2``.
7692 Arguments:
7693 """"""""""
7695 The '``fptosi``' instruction takes a value to cast, which must be a
7696 scalar or vector :ref:`floating point <t_floating>` value, and a type to
7697 cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` type. If
7698 ``ty`` is a vector floating point type, ``ty2`` must be a vector integer
7699 type with the same number of elements as ``ty``
7701 Semantics:
7702 """"""""""
7704 The '``fptosi``' instruction converts its :ref:`floating
7705 point <t_floating>` operand into the nearest (rounding towards zero)
7706 signed integer value. If the value cannot fit in ``ty2``, the results
7707 are undefined.
7709 Example:
7710 """"""""
7712 .. code-block:: llvm
7714       %X = fptosi double -123.0 to i32      ; yields i32:-123
7715       %Y = fptosi float 1.0E-247 to i1      ; yields undefined:1
7716       %Z = fptosi float 1.04E+17 to i8      ; yields undefined:1
7718 '``uitofp .. to``' Instruction
7719 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7721 Syntax:
7722 """""""
7726       <result> = uitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7728 Overview:
7729 """""""""
7731 The '``uitofp``' instruction regards ``value`` as an unsigned integer
7732 and converts that value to the ``ty2`` type.
7734 Arguments:
7735 """"""""""
7737 The '``uitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7738 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7739 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7740 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7741 type with the same number of elements as ``ty``
7743 Semantics:
7744 """"""""""
7746 The '``uitofp``' instruction interprets its operand as an unsigned
7747 integer quantity and converts it to the corresponding floating point
7748 value. If the value cannot fit in the floating point value, the results
7749 are undefined.
7751 Example:
7752 """"""""
7754 .. code-block:: llvm
7756       %X = uitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7757       %Y = uitofp i8 -1 to double          ; yields double:255.0
7759 '``sitofp .. to``' Instruction
7760 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7762 Syntax:
7763 """""""
7767       <result> = sitofp <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7769 Overview:
7770 """""""""
7772 The '``sitofp``' instruction regards ``value`` as a signed integer and
7773 converts that value to the ``ty2`` type.
7775 Arguments:
7776 """"""""""
7778 The '``sitofp``' instruction takes a value to cast, which must be a
7779 scalar or vector :ref:`integer <t_integer>` value, and a type to cast it to
7780 ``ty2``, which must be an :ref:`floating point <t_floating>` type. If
7781 ``ty`` is a vector integer type, ``ty2`` must be a vector floating point
7782 type with the same number of elements as ``ty``
7784 Semantics:
7785 """"""""""
7787 The '``sitofp``' instruction interprets its operand as a signed integer
7788 quantity and converts it to the corresponding floating point value. If
7789 the value cannot fit in the floating point value, the results are
7790 undefined.
7792 Example:
7793 """"""""
7795 .. code-block:: llvm
7797       %X = sitofp i32 257 to float         ; yields float:257.0
7798       %Y = sitofp i8 -1 to double          ; yields double:-1.0
7800 .. _i_ptrtoint:
7802 '``ptrtoint .. to``' Instruction
7803 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7805 Syntax:
7806 """""""
7810       <result> = ptrtoint <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7812 Overview:
7813 """""""""
7815 The '``ptrtoint``' instruction converts the pointer or a vector of
7816 pointers ``value`` to the integer (or vector of integers) type ``ty2``.
7818 Arguments:
7819 """"""""""
7821 The '``ptrtoint``' instruction takes a ``value`` to cast, which must be
7822 a value of type :ref:`pointer <t_pointer>` or a vector of pointers, and a
7823 type to cast it to ``ty2``, which must be an :ref:`integer <t_integer>` or
7824 a vector of integers type.
7826 Semantics:
7827 """"""""""
7829 The '``ptrtoint``' instruction converts ``value`` to integer type
7830 ``ty2`` by interpreting the pointer value as an integer and either
7831 truncating or zero extending that value to the size of the integer type.
7832 If ``value`` is smaller than ``ty2`` then a zero extension is done. If
7833 ``value`` is larger than ``ty2`` then a truncation is done. If they are
7834 the same size, then nothing is done (*no-op cast*) other than a type
7835 change.
7837 Example:
7838 """"""""
7840 .. code-block:: llvm
7842       %X = ptrtoint i32* %P to i8                         ; yields truncation on 32-bit architecture
7843       %Y = ptrtoint i32* %P to i64                        ; yields zero extension on 32-bit architecture
7844       %Z = ptrtoint <4 x i32*> %P to <4 x i64>; yields vector zero extension for a vector of addresses on 32-bit architecture
7846 .. _i_inttoptr:
7848 '``inttoptr .. to``' Instruction
7849 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7851 Syntax:
7852 """""""
7856       <result> = inttoptr <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7858 Overview:
7859 """""""""
7861 The '``inttoptr``' instruction converts an integer ``value`` to a
7862 pointer type, ``ty2``.
7864 Arguments:
7865 """"""""""
7867 The '``inttoptr``' instruction takes an :ref:`integer <t_integer>` value to
7868 cast, and a type to cast it to, which must be a :ref:`pointer <t_pointer>`
7869 type.
7871 Semantics:
7872 """"""""""
7874 The '``inttoptr``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` by
7875 applying either a zero extension or a truncation depending on the size
7876 of the integer ``value``. If ``value`` is larger than the size of a
7877 pointer then a truncation is done. If ``value`` is smaller than the size
7878 of a pointer then a zero extension is done. If they are the same size,
7879 nothing is done (*no-op cast*).
7881 Example:
7882 """"""""
7884 .. code-block:: llvm
7886       %X = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields zero extension on 64-bit architecture
7887       %Y = inttoptr i32 255 to i32*          ; yields no-op on 32-bit architecture
7888       %Z = inttoptr i64 0 to i32*            ; yields truncation on 32-bit architecture
7889       %Z = inttoptr <4 x i32> %G to <4 x i8*>; yields truncation of vector G to four pointers
7891 .. _i_bitcast:
7893 '``bitcast .. to``' Instruction
7894 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7896 Syntax:
7897 """""""
7901       <result> = bitcast <ty> <value> to <ty2>             ; yields ty2
7903 Overview:
7904 """""""""
7906 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2`` without
7907 changing any bits.
7909 Arguments:
7910 """"""""""
7912 The '``bitcast``' instruction takes a value to cast, which must be a
7913 non-aggregate first class value, and a type to cast it to, which must
7914 also be a non-aggregate :ref:`first class <t_firstclass>` type. The
7915 bit sizes of ``value`` and the destination type, ``ty2``, must be
7916 identical. If the source type is a pointer, the destination type must
7917 also be a pointer of the same size. This instruction supports bitwise
7918 conversion of vectors to integers and to vectors of other types (as
7919 long as they have the same size).
7921 Semantics:
7922 """"""""""
7924 The '``bitcast``' instruction converts ``value`` to type ``ty2``. It
7925 is always a *no-op cast* because no bits change with this
7926 conversion. The conversion is done as if the ``value`` had been stored
7927 to memory and read back as type ``ty2``. Pointer (or vector of
7928 pointers) types may only be converted to other pointer (or vector of
7929 pointers) types with the same address space through this instruction.
7930 To convert pointers to other types, use the :ref:`inttoptr <i_inttoptr>`
7931 or :ref:`ptrtoint <i_ptrtoint>` instructions first.
7933 Example:
7934 """"""""
7936 .. code-block:: llvm
7938       %X = bitcast i8 255 to i8              ; yields i8 :-1
7939       %Y = bitcast i32* %x to sint*          ; yields sint*:%x
7940       %Z = bitcast <2 x int> %V to i64;        ; yields i64: %V
7941       %Z = bitcast <2 x i32*> %V to <2 x i64*> ; yields <2 x i64*>
7943 .. _i_addrspacecast:
7945 '``addrspacecast .. to``' Instruction
7946 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
7948 Syntax:
7949 """""""
7953       <result> = addrspacecast <pty> <ptrval> to <pty2>       ; yields pty2
7955 Overview:
7956 """""""""
7958 The '``addrspacecast``' instruction converts ``ptrval`` from ``pty`` in
7959 address space ``n`` to type ``pty2`` in address space ``m``.
7961 Arguments:
7962 """"""""""
7964 The '``addrspacecast``' instruction takes a pointer or vector of pointer value
7965 to cast and a pointer type to cast it to, which must have a different
7966 address space.
7968 Semantics:
7969 """"""""""
7971 The '``addrspacecast``' instruction converts the pointer value
7972 ``ptrval`` to type ``pty2``. It can be a *no-op cast* or a complex
7973 value modification, depending on the target and the address space
7974 pair. Pointer conversions within the same address space must be
7975 performed with the ``bitcast`` instruction. Note that if the address space
7976 conversion is legal then both result and operand refer to the same memory
7977 location.
7979 Example:
7980 """"""""
7982 .. code-block:: llvm
7984       %X = addrspacecast i32* %x to i32 addrspace(1)*    ; yields i32 addrspace(1)*:%x
7985       %Y = addrspacecast i32 addrspace(1)* %y to i64 addrspace(2)*    ; yields i64 addrspace(2)*:%y
7986       %Z = addrspacecast <4 x i32*> %z to <4 x float addrspace(3)*>   ; yields <4 x float addrspace(3)*>:%z
7988 .. _otherops:
7990 Other Operations
7991 ----------------
7993 The instructions in this category are the "miscellaneous" instructions,
7994 which defy better classification.
7996 .. _i_icmp:
7998 '``icmp``' Instruction
7999 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8001 Syntax:
8002 """""""
8006       <result> = icmp <cond> <ty> <op1>, <op2>   ; yields i1 or <N x i1>:result
8008 Overview:
8009 """""""""
8011 The '``icmp``' instruction returns a boolean value or a vector of
8012 boolean values based on comparison of its two integer, integer vector,
8013 pointer, or pointer vector operands.
8015 Arguments:
8016 """"""""""
8018 The '``icmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8019 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8020 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8022 #. ``eq``: equal
8023 #. ``ne``: not equal
8024 #. ``ugt``: unsigned greater than
8025 #. ``uge``: unsigned greater or equal
8026 #. ``ult``: unsigned less than
8027 #. ``ule``: unsigned less or equal
8028 #. ``sgt``: signed greater than
8029 #. ``sge``: signed greater or equal
8030 #. ``slt``: signed less than
8031 #. ``sle``: signed less or equal
8033 The remaining two arguments must be :ref:`integer <t_integer>` or
8034 :ref:`pointer <t_pointer>` or integer :ref:`vector <t_vector>` typed. They
8035 must also be identical types.
8037 Semantics:
8038 """"""""""
8040 The '``icmp``' compares ``op1`` and ``op2`` according to the condition
8041 code given as ``cond``. The comparison performed always yields either an
8042 :ref:`i1 <t_integer>` or vector of ``i1`` result, as follows:
8044 #. ``eq``: yields ``true`` if the operands are equal, ``false``
8045    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8046 #. ``ne``: yields ``true`` if the operands are unequal, ``false``
8047    otherwise. No sign interpretation is necessary or performed.
8048 #. ``ugt``: interprets the operands as unsigned values and yields
8049    ``true`` if ``op1`` is greater than ``op2``.
8050 #. ``uge``: interprets the operands as unsigned values and yields
8051    ``true`` if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8052 #. ``ult``: interprets the operands as unsigned values and yields
8053    ``true`` if ``op1`` is less than ``op2``.
8054 #. ``ule``: interprets the operands as unsigned values and yields
8055    ``true`` if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8056 #. ``sgt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8057    if ``op1`` is greater than ``op2``.
8058 #. ``sge``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8059    if ``op1`` is greater than or equal to ``op2``.
8060 #. ``slt``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8061    if ``op1`` is less than ``op2``.
8062 #. ``sle``: interprets the operands as signed values and yields ``true``
8063    if ``op1`` is less than or equal to ``op2``.
8065 If the operands are :ref:`pointer <t_pointer>` typed, the pointer values
8066 are compared as if they were integers.
8068 If the operands are integer vectors, then they are compared element by
8069 element. The result is an ``i1`` vector with the same number of elements
8070 as the values being compared. Otherwise, the result is an ``i1``.
8072 Example:
8073 """"""""
8075 .. code-block:: llvm
8077       <result> = icmp eq i32 4, 5          ; yields: result=false
8078       <result> = icmp ne float* %X, %X     ; yields: result=false
8079       <result> = icmp ult i16  4, 5        ; yields: result=true
8080       <result> = icmp sgt i16  4, 5        ; yields: result=false
8081       <result> = icmp ule i16 -4, 5        ; yields: result=false
8082       <result> = icmp sge i16  4, 5        ; yields: result=false
8084 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8085 ``icmp`` instruction.
8087 .. _i_fcmp:
8089 '``fcmp``' Instruction
8090 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8092 Syntax:
8093 """""""
8097       <result> = fcmp [fast-math flags]* <cond> <ty> <op1>, <op2>     ; yields i1 or <N x i1>:result
8099 Overview:
8100 """""""""
8102 The '``fcmp``' instruction returns a boolean value or vector of boolean
8103 values based on comparison of its operands.
8105 If the operands are floating point scalars, then the result type is a
8106 boolean (:ref:`i1 <t_integer>`).
8108 If the operands are floating point vectors, then the result type is a
8109 vector of boolean with the same number of elements as the operands being
8110 compared.
8112 Arguments:
8113 """"""""""
8115 The '``fcmp``' instruction takes three operands. The first operand is
8116 the condition code indicating the kind of comparison to perform. It is
8117 not a value, just a keyword. The possible condition code are:
8119 #. ``false``: no comparison, always returns false
8120 #. ``oeq``: ordered and equal
8121 #. ``ogt``: ordered and greater than
8122 #. ``oge``: ordered and greater than or equal
8123 #. ``olt``: ordered and less than
8124 #. ``ole``: ordered and less than or equal
8125 #. ``one``: ordered and not equal
8126 #. ``ord``: ordered (no nans)
8127 #. ``ueq``: unordered or equal
8128 #. ``ugt``: unordered or greater than
8129 #. ``uge``: unordered or greater than or equal
8130 #. ``ult``: unordered or less than
8131 #. ``ule``: unordered or less than or equal
8132 #. ``une``: unordered or not equal
8133 #. ``uno``: unordered (either nans)
8134 #. ``true``: no comparison, always returns true
8136 *Ordered* means that neither operand is a QNAN while *unordered* means
8137 that either operand may be a QNAN.
8139 Each of ``val1`` and ``val2`` arguments must be either a :ref:`floating
8140 point <t_floating>` type or a :ref:`vector <t_vector>` of floating point
8141 type. They must have identical types.
8143 Semantics:
8144 """"""""""
8146 The '``fcmp``' instruction compares ``op1`` and ``op2`` according to the
8147 condition code given as ``cond``. If the operands are vectors, then the
8148 vectors are compared element by element. Each comparison performed
8149 always yields an :ref:`i1 <t_integer>` result, as follows:
8151 #. ``false``: always yields ``false``, regardless of operands.
8152 #. ``oeq``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8153    is equal to ``op2``.
8154 #. ``ogt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8155    is greater than ``op2``.
8156 #. ``oge``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8157    is greater than or equal to ``op2``.
8158 #. ``olt``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8159    is less than ``op2``.
8160 #. ``ole``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8161    is less than or equal to ``op2``.
8162 #. ``one``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN and ``op1``
8163    is not equal to ``op2``.
8164 #. ``ord``: yields ``true`` if both operands are not a QNAN.
8165 #. ``ueq``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8166    equal to ``op2``.
8167 #. ``ugt``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8168    greater than ``op2``.
8169 #. ``uge``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8170    greater than or equal to ``op2``.
8171 #. ``ult``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8172    less than ``op2``.
8173 #. ``ule``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8174    less than or equal to ``op2``.
8175 #. ``une``: yields ``true`` if either operand is a QNAN or ``op1`` is
8176    not equal to ``op2``.
8177 #. ``uno``: yields ``true`` if either operand is a QNAN.
8178 #. ``true``: always yields ``true``, regardless of operands.
8180 The ``fcmp`` instruction can also optionally take any number of
8181 :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8182 otherwise unsafe floating point optimizations.
8184 Any set of fast-math flags are legal on an ``fcmp`` instruction, but the
8185 only flags that have any effect on its semantics are those that allow
8186 assumptions to be made about the values of input arguments; namely
8187 ``nnan``, ``ninf``, and ``nsz``. See :ref:`fastmath` for more information.
8189 Example:
8190 """"""""
8192 .. code-block:: llvm
8194       <result> = fcmp oeq float 4.0, 5.0    ; yields: result=false
8195       <result> = fcmp one float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8196       <result> = fcmp olt float 4.0, 5.0    ; yields: result=true
8197       <result> = fcmp ueq double 1.0, 2.0   ; yields: result=false
8199 Note that the code generator does not yet support vector types with the
8200 ``fcmp`` instruction.
8202 .. _i_phi:
8204 '``phi``' Instruction
8205 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8207 Syntax:
8208 """""""
8212       <result> = phi <ty> [ <val0>, <label0>], ...
8214 Overview:
8215 """""""""
8217 The '``phi``' instruction is used to implement the Ï† node in the SSA
8218 graph representing the function.
8220 Arguments:
8221 """"""""""
8223 The type of the incoming values is specified with the first type field.
8224 After this, the '``phi``' instruction takes a list of pairs as
8225 arguments, with one pair for each predecessor basic block of the current
8226 block. Only values of :ref:`first class <t_firstclass>` type may be used as
8227 the value arguments to the PHI node. Only labels may be used as the
8228 label arguments.
8230 There must be no non-phi instructions between the start of a basic block
8231 and the PHI instructions: i.e. PHI instructions must be first in a basic
8232 block.
8234 For the purposes of the SSA form, the use of each incoming value is
8235 deemed to occur on the edge from the corresponding predecessor block to
8236 the current block (but after any definition of an '``invoke``'
8237 instruction's return value on the same edge).
8239 Semantics:
8240 """"""""""
8242 At runtime, the '``phi``' instruction logically takes on the value
8243 specified by the pair corresponding to the predecessor basic block that
8244 executed just prior to the current block.
8246 Example:
8247 """"""""
8249 .. code-block:: llvm
8251     Loop:       ; Infinite loop that counts from 0 on up...
8252       %indvar = phi i32 [ 0, %LoopHeader ], [ %nextindvar, %Loop ]
8253       %nextindvar = add i32 %indvar, 1
8254       br label %Loop
8256 .. _i_select:
8258 '``select``' Instruction
8259 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8261 Syntax:
8262 """""""
8266       <result> = select selty <cond>, <ty> <val1>, <ty> <val2>             ; yields ty
8268       selty is either i1 or {<N x i1>}
8270 Overview:
8271 """""""""
8273 The '``select``' instruction is used to choose one value based on a
8274 condition, without IR-level branching.
8276 Arguments:
8277 """"""""""
8279 The '``select``' instruction requires an 'i1' value or a vector of 'i1'
8280 values indicating the condition, and two values of the same :ref:`first
8281 class <t_firstclass>` type.
8283 Semantics:
8284 """"""""""
8286 If the condition is an i1 and it evaluates to 1, the instruction returns
8287 the first value argument; otherwise, it returns the second value
8288 argument.
8290 If the condition is a vector of i1, then the value arguments must be
8291 vectors of the same size, and the selection is done element by element.
8293 If the condition is an i1 and the value arguments are vectors of the
8294 same size, then an entire vector is selected.
8296 Example:
8297 """"""""
8299 .. code-block:: llvm
8301       %X = select i1 true, i8 17, i8 42          ; yields i8:17
8303 .. _i_call:
8305 '``call``' Instruction
8306 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8308 Syntax:
8309 """""""
8313       <result> = [tail | musttail | notail ] call [fast-math flags] [cconv] [ret attrs] <ty> [<fnty>*] <fnptrval>(<function args>) [fn attrs]
8314                    [ operand bundles ]
8316 Overview:
8317 """""""""
8319 The '``call``' instruction represents a simple function call.
8321 Arguments:
8322 """"""""""
8324 This instruction requires several arguments:
8326 #. The optional ``tail`` and ``musttail`` markers indicate that the optimizers
8327    should perform tail call optimization. The ``tail`` marker is a hint that
8328    `can be ignored <CodeGenerator.html#sibcallopt>`_. The ``musttail`` marker
8329    means that the call must be tail call optimized in order for the program to
8330    be correct. The ``musttail`` marker provides these guarantees:
8332    #. The call will not cause unbounded stack growth if it is part of a
8333       recursive cycle in the call graph.
8334    #. Arguments with the :ref:`inalloca <attr_inalloca>` attribute are
8335       forwarded in place.
8337    Both markers imply that the callee does not access allocas or varargs from
8338    the caller. Calls marked ``musttail`` must obey the following additional
8339    rules:
8341    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction,
8342      or a pointer bitcast followed by a ret instruction.
8343    - The ret instruction must return the (possibly bitcasted) value
8344      produced by the call or void.
8345    - The caller and callee prototypes must match. Pointer types of
8346      parameters or return types may differ in pointee type, but not
8347      in address space.
8348    - The calling conventions of the caller and callee must match.
8349    - All ABI-impacting function attributes, such as sret, byval, inreg,
8350      returned, and inalloca, must match.
8351    - The callee must be varargs iff the caller is varargs. Bitcasting a
8352      non-varargs function to the appropriate varargs type is legal so
8353      long as the non-varargs prefixes obey the other rules.
8355    Tail call optimization for calls marked ``tail`` is guaranteed to occur if
8356    the following conditions are met:
8358    -  Caller and callee both have the calling convention ``fastcc``.
8359    -  The call is in tail position (ret immediately follows call and ret
8360       uses value of call or is void).
8361    -  Option ``-tailcallopt`` is enabled, or
8362       ``llvm::GuaranteedTailCallOpt`` is ``true``.
8363    -  `Platform-specific constraints are
8364       met. <CodeGenerator.html#tailcallopt>`_
8366 #. The optional ``notail`` marker indicates that the optimizers should not add
8367    ``tail`` or ``musttail`` markers to the call. It is used to prevent tail
8368    call optimization from being performed on the call.
8370 #. The optional ``fast-math flags`` marker indicates that the call has one or more 
8371    :ref:`fast-math flags <fastmath>`, which are optimization hints to enable
8372    otherwise unsafe floating-point optimizations. Fast-math flags are only valid
8373    for calls that return a floating-point scalar or vector type.
8375 #. The optional "cconv" marker indicates which :ref:`calling
8376    convention <callingconv>` the call should use. If none is
8377    specified, the call defaults to using C calling conventions. The
8378    calling convention of the call must match the calling convention of
8379    the target function, or else the behavior is undefined.
8380 #. The optional :ref:`Parameter Attributes <paramattrs>` list for return
8381    values. Only '``zeroext``', '``signext``', and '``inreg``' attributes
8382    are valid here.
8383 #. '``ty``': the type of the call instruction itself which is also the
8384    type of the return value. Functions that return no value are marked
8385    ``void``.
8386 #. '``fnty``': shall be the signature of the pointer to function value
8387    being invoked. The argument types must match the types implied by
8388    this signature. This type can be omitted if the function is not
8389    varargs and if the function type does not return a pointer to a
8390    function.
8391 #. '``fnptrval``': An LLVM value containing a pointer to a function to
8392    be invoked. In most cases, this is a direct function invocation, but
8393    indirect ``call``'s are just as possible, calling an arbitrary pointer
8394    to function value.
8395 #. '``function args``': argument list whose types match the function
8396    signature argument types and parameter attributes. All arguments must
8397    be of :ref:`first class <t_firstclass>` type. If the function signature
8398    indicates the function accepts a variable number of arguments, the
8399    extra arguments can be specified.
8400 #. The optional :ref:`function attributes <fnattrs>` list. Only
8401    '``noreturn``', '``nounwind``', '``readonly``' and '``readnone``'
8402    attributes are valid here.
8403 #. The optional :ref:`operand bundles <opbundles>` list.
8405 Semantics:
8406 """"""""""
8408 The '``call``' instruction is used to cause control flow to transfer to
8409 a specified function, with its incoming arguments bound to the specified
8410 values. Upon a '``ret``' instruction in the called function, control
8411 flow continues with the instruction after the function call, and the
8412 return value of the function is bound to the result argument.
8414 Example:
8415 """"""""
8417 .. code-block:: llvm
8419       %retval = call i32 @test(i32 %argc)
8420       call i32 (i8*, ...)* @printf(i8* %msg, i32 12, i8 42)        ; yields i32
8421       %X = tail call i32 @foo()                                    ; yields i32
8422       %Y = tail call fastcc i32 @foo()  ; yields i32
8423       call void %foo(i8 97 signext)
8425       %struct.A = type { i32, i8 }
8426       %r = call %struct.A @foo()                        ; yields { i32, i8 }
8427       %gr = extractvalue %struct.A %r, 0                ; yields i32
8428       %gr1 = extractvalue %struct.A %r, 1               ; yields i8
8429       %Z = call void @foo() noreturn                    ; indicates that %foo never returns normally
8430       %ZZ = call zeroext i32 @bar()                     ; Return value is %zero extended
8432 llvm treats calls to some functions with names and arguments that match
8433 the standard C99 library as being the C99 library functions, and may
8434 perform optimizations or generate code for them under that assumption.
8435 This is something we'd like to change in the future to provide better
8436 support for freestanding environments and non-C-based languages.
8438 .. _i_va_arg:
8440 '``va_arg``' Instruction
8441 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8443 Syntax:
8444 """""""
8448       <resultval> = va_arg <va_list*> <arglist>, <argty>
8450 Overview:
8451 """""""""
8453 The '``va_arg``' instruction is used to access arguments passed through
8454 the "variable argument" area of a function call. It is used to implement
8455 the ``va_arg`` macro in C.
8457 Arguments:
8458 """"""""""
8460 This instruction takes a ``va_list*`` value and the type of the
8461 argument. It returns a value of the specified argument type and
8462 increments the ``va_list`` to point to the next argument. The actual
8463 type of ``va_list`` is target specific.
8465 Semantics:
8466 """"""""""
8468 The '``va_arg``' instruction loads an argument of the specified type
8469 from the specified ``va_list`` and causes the ``va_list`` to point to
8470 the next argument. For more information, see the variable argument
8471 handling :ref:`Intrinsic Functions <int_varargs>`.
8473 It is legal for this instruction to be called in a function which does
8474 not take a variable number of arguments, for example, the ``vfprintf``
8475 function.
8477 ``va_arg`` is an LLVM instruction instead of an :ref:`intrinsic
8478 function <intrinsics>` because it takes a type as an argument.
8480 Example:
8481 """"""""
8483 See the :ref:`variable argument processing <int_varargs>` section.
8485 Note that the code generator does not yet fully support va\_arg on many
8486 targets. Also, it does not currently support va\_arg with aggregate
8487 types on any target.
8489 .. _i_landingpad:
8491 '``landingpad``' Instruction
8492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8494 Syntax:
8495 """""""
8499       <resultval> = landingpad <resultty> <clause>+
8500       <resultval> = landingpad <resultty> cleanup <clause>*
8502       <clause> := catch <type> <value>
8503       <clause> := filter <array constant type> <array constant>
8505 Overview:
8506 """""""""
8508 The '``landingpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8509 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8510 is a landing pad --- one where the exception lands, and corresponds to the
8511 code found in the ``catch`` portion of a ``try``/``catch`` sequence. It
8512 defines values supplied by the :ref:`personality function <personalityfn>` upon
8513 re-entry to the function. The ``resultval`` has the type ``resultty``.
8515 Arguments:
8516 """"""""""
8518 The optional
8519 ``cleanup`` flag indicates that the landing pad block is a cleanup.
8521 A ``clause`` begins with the clause type --- ``catch`` or ``filter`` --- and
8522 contains the global variable representing the "type" that may be caught
8523 or filtered respectively. Unlike the ``catch`` clause, the ``filter``
8524 clause takes an array constant as its argument. Use
8525 "``[0 x i8**] undef``" for a filter which cannot throw. The
8526 '``landingpad``' instruction must contain *at least* one ``clause`` or
8527 the ``cleanup`` flag.
8529 Semantics:
8530 """"""""""
8532 The '``landingpad``' instruction defines the values which are set by the
8533 :ref:`personality function <personalityfn>` upon re-entry to the function, and
8534 therefore the "result type" of the ``landingpad`` instruction. As with
8535 calling conventions, how the personality function results are
8536 represented in LLVM IR is target specific.
8538 The clauses are applied in order from top to bottom. If two
8539 ``landingpad`` instructions are merged together through inlining, the
8540 clauses from the calling function are appended to the list of clauses.
8541 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8542 the exception is compared against each ``clause`` in turn. If it doesn't
8543 match any of the clauses, and the ``cleanup`` flag is not set, then
8544 unwinding continues further up the call stack.
8546 The ``landingpad`` instruction has several restrictions:
8548 -  A landing pad block is a basic block which is the unwind destination
8549    of an '``invoke``' instruction.
8550 -  A landing pad block must have a '``landingpad``' instruction as its
8551    first non-PHI instruction.
8552 -  There can be only one '``landingpad``' instruction within the landing
8553    pad block.
8554 -  A basic block that is not a landing pad block may not include a
8555    '``landingpad``' instruction.
8557 Example:
8558 """"""""
8560 .. code-block:: llvm
8562       ;; A landing pad which can catch an integer.
8563       %res = landingpad { i8*, i32 }
8564                catch i8** @_ZTIi
8565       ;; A landing pad that is a cleanup.
8566       %res = landingpad { i8*, i32 }
8567                cleanup
8568       ;; A landing pad which can catch an integer and can only throw a double.
8569       %res = landingpad { i8*, i32 }
8570                catch i8** @_ZTIi
8571                filter [1 x i8**] [@_ZTId]
8573 .. _i_catchpad:
8575 '``catchpad``' Instruction
8576 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8578 Syntax:
8579 """""""
8583       <resultval> = catchpad within <catchswitch> [<args>*]
8585 Overview:
8586 """""""""
8588 The '``catchpad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8589 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8590 begins a catch handler --- one where a personality routine attempts to transfer
8591 control to catch an exception.
8593 Arguments:
8594 """"""""""
8596 The ``catchswitch`` operand must always be a token produced by a
8597 :ref:`catchswitch <i_catchswitch>` instruction in a predecessor block. This
8598 ensures that each ``catchpad`` has exactly one predecessor block, and it always
8599 terminates in a ``catchswitch``.
8601 The ``args`` correspond to whatever information the personality routine
8602 requires to know if this is an appropriate handler for the exception. Control
8603 will transfer to the ``catchpad`` if this is the first appropriate handler for
8604 the exception.
8606 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to match the
8607 ``catchpad`` to corresponding :ref:`catchrets <i_catchret>` and other nested EH
8608 pads.
8610 Semantics:
8611 """"""""""
8613 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown, the
8614 exception is compared against the ``args``. If it doesn't match, control will
8615 not reach the ``catchpad`` instruction.  The representation of ``args`` is
8616 entirely target and personality function-specific.
8618 Like the :ref:`landingpad <i_landingpad>` instruction, the ``catchpad``
8619 instruction must be the first non-phi of its parent basic block.
8621 The meaning of the tokens produced and consumed by ``catchpad`` and other "pad"
8622 instructions is described in the
8623 `Windows exception handling documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh>`_.
8625 When a ``catchpad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
8626 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
8627 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
8628 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
8630 Example:
8631 """"""""
8633 .. code-block:: llvm
8635     dispatch:
8636       %cs = catchswitch within none [label %handler0] unwind to caller
8637       ;; A catch block which can catch an integer.
8638     handler0:
8639       %tok = catchpad within %cs [i8** @_ZTIi]
8641 .. _i_cleanuppad:
8643 '``cleanuppad``' Instruction
8644 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8646 Syntax:
8647 """""""
8651       <resultval> = cleanuppad within <parent> [<args>*]
8653 Overview:
8654 """""""""
8656 The '``cleanuppad``' instruction is used by `LLVM's exception handling
8657 system <ExceptionHandling.html#overview>`_ to specify that a basic block
8658 is a cleanup block --- one where a personality routine attempts to
8659 transfer control to run cleanup actions.
8660 The ``args`` correspond to whatever additional
8661 information the :ref:`personality function <personalityfn>` requires to
8662 execute the cleanup.
8663 The ``resultval`` has the type :ref:`token <t_token>` and is used to
8664 match the ``cleanuppad`` to corresponding :ref:`cleanuprets <i_cleanupret>`.
8665 The ``parent`` argument is the token of the funclet that contains the
8666 ``cleanuppad`` instruction. If the ``cleanuppad`` is not inside a funclet,
8667 this operand may be the token ``none``.
8669 Arguments:
8670 """"""""""
8672 The instruction takes a list of arbitrary values which are interpreted
8673 by the :ref:`personality function <personalityfn>`.
8675 Semantics:
8676 """"""""""
8678 When the call stack is being unwound due to an exception being thrown,
8679 the :ref:`personality function <personalityfn>` transfers control to the
8680 ``cleanuppad`` with the aid of the personality-specific arguments.
8681 As with calling conventions, how the personality function results are
8682 represented in LLVM IR is target specific.
8684 The ``cleanuppad`` instruction has several restrictions:
8686 -  A cleanup block is a basic block which is the unwind destination of
8687    an exceptional instruction.
8688 -  A cleanup block must have a '``cleanuppad``' instruction as its
8689    first non-PHI instruction.
8690 -  There can be only one '``cleanuppad``' instruction within the
8691    cleanup block.
8692 -  A basic block that is not a cleanup block may not include a
8693    '``cleanuppad``' instruction.
8695 When a ``cleanuppad`` has been "entered" but not yet "exited" (as
8696 described in the `EH documentation\ <ExceptionHandling.html#wineh-constraints>`_),
8697 it is undefined behavior to execute a :ref:`call <i_call>` or :ref:`invoke <i_invoke>`
8698 that does not carry an appropriate :ref:`"funclet" bundle <ob_funclet>`.
8700 Example:
8701 """"""""
8703 .. code-block:: llvm
8705       %tok = cleanuppad within %cs []
8707 .. _intrinsics:
8709 Intrinsic Functions
8710 ===================
8712 LLVM supports the notion of an "intrinsic function". These functions
8713 have well known names and semantics and are required to follow certain
8714 restrictions. Overall, these intrinsics represent an extension mechanism
8715 for the LLVM language that does not require changing all of the
8716 transformations in LLVM when adding to the language (or the bitcode
8717 reader/writer, the parser, etc...).
8719 Intrinsic function names must all start with an "``llvm.``" prefix. This
8720 prefix is reserved in LLVM for intrinsic names; thus, function names may
8721 not begin with this prefix. Intrinsic functions must always be external
8722 functions: you cannot define the body of intrinsic functions. Intrinsic
8723 functions may only be used in call or invoke instructions: it is illegal
8724 to take the address of an intrinsic function. Additionally, because
8725 intrinsic functions are part of the LLVM language, it is required if any
8726 are added that they be documented here.
8728 Some intrinsic functions can be overloaded, i.e., the intrinsic
8729 represents a family of functions that perform the same operation but on
8730 different data types. Because LLVM can represent over 8 million
8731 different integer types, overloading is used commonly to allow an
8732 intrinsic function to operate on any integer type. One or more of the
8733 argument types or the result type can be overloaded to accept any
8734 integer type. Argument types may also be defined as exactly matching a
8735 previous argument's type or the result type. This allows an intrinsic
8736 function which accepts multiple arguments, but needs all of them to be
8737 of the same type, to only be overloaded with respect to a single
8738 argument or the result.
8740 Overloaded intrinsics will have the names of its overloaded argument
8741 types encoded into its function name, each preceded by a period. Only
8742 those types which are overloaded result in a name suffix. Arguments
8743 whose type is matched against another type do not. For example, the
8744 ``llvm.ctpop`` function can take an integer of any width and returns an
8745 integer of exactly the same integer width. This leads to a family of
8746 functions such as ``i8 @llvm.ctpop.i8(i8 %val)`` and
8747 ``i29 @llvm.ctpop.i29(i29 %val)``. Only one type, the return type, is
8748 overloaded, and only one type suffix is required. Because the argument's
8749 type is matched against the return type, it does not require its own
8750 name suffix.
8752 To learn how to add an intrinsic function, please see the `Extending
8753 LLVM Guide <ExtendingLLVM.html>`_.
8755 .. _int_varargs:
8757 Variable Argument Handling Intrinsics
8758 -------------------------------------
8760 Variable argument support is defined in LLVM with the
8761 :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and these three intrinsic
8762 functions. These functions are related to the similarly named macros
8763 defined in the ``<stdarg.h>`` header file.
8765 All of these functions operate on arguments that use a target-specific
8766 value type "``va_list``". The LLVM assembly language reference manual
8767 does not define what this type is, so all transformations should be
8768 prepared to handle these functions regardless of the type used.
8770 This example shows how the :ref:`va_arg <i_va_arg>` instruction and the
8771 variable argument handling intrinsic functions are used.
8773 .. code-block:: llvm
8775     ; This struct is different for every platform. For most platforms,
8776     ; it is merely an i8*.
8777     %struct.va_list = type { i8* }
8779     ; For Unix x86_64 platforms, va_list is the following struct:
8780     ; %struct.va_list = type { i32, i32, i8*, i8* }
8782     define i32 @test(i32 %X, ...) {
8783       ; Initialize variable argument processing
8784       %ap = alloca %struct.va_list
8785       %ap2 = bitcast %struct.va_list* %ap to i8*
8786       call void @llvm.va_start(i8* %ap2)
8788       ; Read a single integer argument
8789       %tmp = va_arg i8* %ap2, i32
8791       ; Demonstrate usage of llvm.va_copy and llvm.va_end
8792       %aq = alloca i8*
8793       %aq2 = bitcast i8** %aq to i8*
8794       call void @llvm.va_copy(i8* %aq2, i8* %ap2)
8795       call void @llvm.va_end(i8* %aq2)
8797       ; Stop processing of arguments.
8798       call void @llvm.va_end(i8* %ap2)
8799       ret i32 %tmp
8800     }
8802     declare void @llvm.va_start(i8*)
8803     declare void @llvm.va_copy(i8*, i8*)
8804     declare void @llvm.va_end(i8*)
8806 .. _int_va_start:
8808 '``llvm.va_start``' Intrinsic
8809 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8811 Syntax:
8812 """""""
8816       declare void @llvm.va_start(i8* <arglist>)
8818 Overview:
8819 """""""""
8821 The '``llvm.va_start``' intrinsic initializes ``*<arglist>`` for
8822 subsequent use by ``va_arg``.
8824 Arguments:
8825 """"""""""
8827 The argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8829 Semantics:
8830 """"""""""
8832 The '``llvm.va_start``' intrinsic works just like the ``va_start`` macro
8833 available in C. In a target-dependent way, it initializes the
8834 ``va_list`` element to which the argument points, so that the next call
8835 to ``va_arg`` will produce the first variable argument passed to the
8836 function. Unlike the C ``va_start`` macro, this intrinsic does not need
8837 to know the last argument of the function as the compiler can figure
8838 that out.
8840 '``llvm.va_end``' Intrinsic
8841 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8843 Syntax:
8844 """""""
8848       declare void @llvm.va_end(i8* <arglist>)
8850 Overview:
8851 """""""""
8853 The '``llvm.va_end``' intrinsic destroys ``*<arglist>``, which has been
8854 initialized previously with ``llvm.va_start`` or ``llvm.va_copy``.
8856 Arguments:
8857 """"""""""
8859 The argument is a pointer to a ``va_list`` to destroy.
8861 Semantics:
8862 """"""""""
8864 The '``llvm.va_end``' intrinsic works just like the ``va_end`` macro
8865 available in C. In a target-dependent way, it destroys the ``va_list``
8866 element to which the argument points. Calls to
8867 :ref:`llvm.va_start <int_va_start>` and
8868 :ref:`llvm.va_copy <int_va_copy>` must be matched exactly with calls to
8869 ``llvm.va_end``.
8871 .. _int_va_copy:
8873 '``llvm.va_copy``' Intrinsic
8874 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8876 Syntax:
8877 """""""
8881       declare void @llvm.va_copy(i8* <destarglist>, i8* <srcarglist>)
8883 Overview:
8884 """""""""
8886 The '``llvm.va_copy``' intrinsic copies the current argument position
8887 from the source argument list to the destination argument list.
8889 Arguments:
8890 """"""""""
8892 The first argument is a pointer to a ``va_list`` element to initialize.
8893 The second argument is a pointer to a ``va_list`` element to copy from.
8895 Semantics:
8896 """"""""""
8898 The '``llvm.va_copy``' intrinsic works just like the ``va_copy`` macro
8899 available in C. In a target-dependent way, it copies the source
8900 ``va_list`` element into the destination ``va_list`` element. This
8901 intrinsic is necessary because the `` llvm.va_start`` intrinsic may be
8902 arbitrarily complex and require, for example, memory allocation.
8904 Accurate Garbage Collection Intrinsics
8905 --------------------------------------
8907 LLVM's support for `Accurate Garbage Collection <GarbageCollection.html>`_
8908 (GC) requires the frontend to generate code containing appropriate intrinsic
8909 calls and select an appropriate GC strategy which knows how to lower these
8910 intrinsics in a manner which is appropriate for the target collector.
8912 These intrinsics allow identification of :ref:`GC roots on the
8913 stack <int_gcroot>`, as well as garbage collector implementations that
8914 require :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers.
8915 Frontends for type-safe garbage collected languages should generate
8916 these intrinsics to make use of the LLVM garbage collectors. For more
8917 details, see `Garbage Collection with LLVM <GarbageCollection.html>`_.
8919 Experimental Statepoint Intrinsics
8920 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8922 LLVM provides an second experimental set of intrinsics for describing garbage
8923 collection safepoints in compiled code. These intrinsics are an alternative
8924 to the ``llvm.gcroot`` intrinsics, but are compatible with the ones for
8925 :ref:`read <int_gcread>` and :ref:`write <int_gcwrite>` barriers. The
8926 differences in approach are covered in the `Garbage Collection with LLVM
8927 <GarbageCollection.html>`_ documentation. The intrinsics themselves are
8928 described in :doc:`Statepoints`.
8930 .. _int_gcroot:
8932 '``llvm.gcroot``' Intrinsic
8933 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8935 Syntax:
8936 """""""
8940       declare void @llvm.gcroot(i8** %ptrloc, i8* %metadata)
8942 Overview:
8943 """""""""
8945 The '``llvm.gcroot``' intrinsic declares the existence of a GC root to
8946 the code generator, and allows some metadata to be associated with it.
8948 Arguments:
8949 """"""""""
8951 The first argument specifies the address of a stack object that contains
8952 the root pointer. The second pointer (which must be either a constant or
8953 a global value address) contains the meta-data to be associated with the
8954 root.
8956 Semantics:
8957 """"""""""
8959 At runtime, a call to this intrinsic stores a null pointer into the
8960 "ptrloc" location. At compile-time, the code generator generates
8961 information to allow the runtime to find the pointer at GC safe points.
8962 The '``llvm.gcroot``' intrinsic may only be used in a function which
8963 :ref:`specifies a GC algorithm <gc>`.
8965 .. _int_gcread:
8967 '``llvm.gcread``' Intrinsic
8968 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
8970 Syntax:
8971 """""""
8975       declare i8* @llvm.gcread(i8* %ObjPtr, i8** %Ptr)
8977 Overview:
8978 """""""""
8980 The '``llvm.gcread``' intrinsic identifies reads of references from heap
8981 locations, allowing garbage collector implementations that require read
8982 barriers.
8984 Arguments:
8985 """"""""""
8987 The second argument is the address to read from, which should be an
8988 address allocated from the garbage collector. The first object is a
8989 pointer to the start of the referenced object, if needed by the language
8990 runtime (otherwise null).
8992 Semantics:
8993 """"""""""
8995 The '``llvm.gcread``' intrinsic has the same semantics as a load
8996 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
8997 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcread``'
8998 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
8999 algorithm <gc>`.
9001 .. _int_gcwrite:
9003 '``llvm.gcwrite``' Intrinsic
9004 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9006 Syntax:
9007 """""""
9011       declare void @llvm.gcwrite(i8* %P1, i8* %Obj, i8** %P2)
9013 Overview:
9014 """""""""
9016 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic identifies writes of references to heap
9017 locations, allowing garbage collector implementations that require write
9018 barriers (such as generational or reference counting collectors).
9020 Arguments:
9021 """"""""""
9023 The first argument is the reference to store, the second is the start of
9024 the object to store it to, and the third is the address of the field of
9025 Obj to store to. If the runtime does not require a pointer to the
9026 object, Obj may be null.
9028 Semantics:
9029 """"""""""
9031 The '``llvm.gcwrite``' intrinsic has the same semantics as a store
9032 instruction, but may be replaced with substantially more complex code by
9033 the garbage collector runtime, as needed. The '``llvm.gcwrite``'
9034 intrinsic may only be used in a function which :ref:`specifies a GC
9035 algorithm <gc>`.
9037 Code Generator Intrinsics
9038 -------------------------
9040 These intrinsics are provided by LLVM to expose special features that
9041 may only be implemented with code generator support.
9043 '``llvm.returnaddress``' Intrinsic
9044 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9046 Syntax:
9047 """""""
9051       declare i8  *@llvm.returnaddress(i32 <level>)
9053 Overview:
9054 """""""""
9056 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic attempts to compute a
9057 target-specific value indicating the return address of the current
9058 function or one of its callers.
9060 Arguments:
9061 """"""""""
9063 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9064 address for. Zero indicates the calling function, one indicates its
9065 caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9066 value.
9068 Semantics:
9069 """"""""""
9071 The '``llvm.returnaddress``' intrinsic either returns a pointer
9072 indicating the return address of the specified call frame, or zero if it
9073 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9074 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9075 used for debugging purposes.
9077 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9078 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9079 of the obvious source-language caller.
9081 '``llvm.frameaddress``' Intrinsic
9082 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9084 Syntax:
9085 """""""
9089       declare i8* @llvm.frameaddress(i32 <level>)
9091 Overview:
9092 """""""""
9094 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic attempts to return the
9095 target-specific frame pointer value for the specified stack frame.
9097 Arguments:
9098 """"""""""
9100 The argument to this intrinsic indicates which function to return the
9101 frame pointer for. Zero indicates the calling function, one indicates
9102 its caller, etc. The argument is **required** to be a constant integer
9103 value.
9105 Semantics:
9106 """"""""""
9108 The '``llvm.frameaddress``' intrinsic either returns a pointer
9109 indicating the frame address of the specified call frame, or zero if it
9110 cannot be identified. The value returned by this intrinsic is likely to
9111 be incorrect or 0 for arguments other than zero, so it should only be
9112 used for debugging purposes.
9114 Note that calling this intrinsic does not prevent function inlining or
9115 other aggressive transformations, so the value returned may not be that
9116 of the obvious source-language caller.
9118 '``llvm.localescape``' and '``llvm.localrecover``' Intrinsics
9119 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9121 Syntax:
9122 """""""
9126       declare void @llvm.localescape(...)
9127       declare i8* @llvm.localrecover(i8* %func, i8* %fp, i32 %idx)
9129 Overview:
9130 """""""""
9132 The '``llvm.localescape``' intrinsic escapes offsets of a collection of static
9133 allocas, and the '``llvm.localrecover``' intrinsic applies those offsets to a
9134 live frame pointer to recover the address of the allocation. The offset is
9135 computed during frame layout of the caller of ``llvm.localescape``.
9137 Arguments:
9138 """"""""""
9140 All arguments to '``llvm.localescape``' must be pointers to static allocas or
9141 casts of static allocas. Each function can only call '``llvm.localescape``'
9142 once, and it can only do so from the entry block.
9144 The ``func`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a constant
9145 bitcasted pointer to a function defined in the current module. The code
9146 generator cannot determine the frame allocation offset of functions defined in
9147 other modules.
9149 The ``fp`` argument to '``llvm.localrecover``' must be a frame pointer of a
9150 call frame that is currently live. The return value of '``llvm.localaddress``'
9151 is one way to produce such a value, but various runtimes also expose a suitable
9152 pointer in platform-specific ways.
9154 The ``idx`` argument to '``llvm.localrecover``' indicates which alloca passed to
9155 '``llvm.localescape``' to recover. It is zero-indexed.
9157 Semantics:
9158 """"""""""
9160 These intrinsics allow a group of functions to share access to a set of local
9161 stack allocations of a one parent function. The parent function may call the
9162 '``llvm.localescape``' intrinsic once from the function entry block, and the
9163 child functions can use '``llvm.localrecover``' to access the escaped allocas.
9164 The '``llvm.localescape``' intrinsic blocks inlining, as inlining changes where
9165 the escaped allocas are allocated, which would break attempts to use
9166 '``llvm.localrecover``'.
9168 .. _int_read_register:
9169 .. _int_write_register:
9171 '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' Intrinsics
9172 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9174 Syntax:
9175 """""""
9179       declare i32 @llvm.read_register.i32(metadata)
9180       declare i64 @llvm.read_register.i64(metadata)
9181       declare void @llvm.write_register.i32(metadata, i32 @value)
9182       declare void @llvm.write_register.i64(metadata, i64 @value)
9183       !0 = !{!"sp\00"}
9185 Overview:
9186 """""""""
9188 The '``llvm.read_register``' and '``llvm.write_register``' intrinsics
9189 provides access to the named register. The register must be valid on
9190 the architecture being compiled to. The type needs to be compatible
9191 with the register being read.
9193 Semantics:
9194 """"""""""
9196 The '``llvm.read_register``' intrinsic returns the current value of the
9197 register, where possible. The '``llvm.write_register``' intrinsic sets
9198 the current value of the register, where possible.
9200 This is useful to implement named register global variables that need
9201 to always be mapped to a specific register, as is common practice on
9202 bare-metal programs including OS kernels.
9204 The compiler doesn't check for register availability or use of the used
9205 register in surrounding code, including inline assembly. Because of that,
9206 allocatable registers are not supported.
9208 Warning: So far it only works with the stack pointer on selected
9209 architectures (ARM, AArch64, PowerPC and x86_64). Significant amount of
9210 work is needed to support other registers and even more so, allocatable
9211 registers.
9213 .. _int_stacksave:
9215 '``llvm.stacksave``' Intrinsic
9216 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9218 Syntax:
9219 """""""
9223       declare i8* @llvm.stacksave()
9225 Overview:
9226 """""""""
9228 The '``llvm.stacksave``' intrinsic is used to remember the current state
9229 of the function stack, for use with
9230 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. This is useful for
9231 implementing language features like scoped automatic variable sized
9232 arrays in C99.
9234 Semantics:
9235 """"""""""
9237 This intrinsic returns a opaque pointer value that can be passed to
9238 :ref:`llvm.stackrestore <int_stackrestore>`. When an
9239 ``llvm.stackrestore`` intrinsic is executed with a value saved from
9240 ``llvm.stacksave``, it effectively restores the state of the stack to
9241 the state it was in when the ``llvm.stacksave`` intrinsic executed. In
9242 practice, this pops any :ref:`alloca <i_alloca>` blocks from the stack that
9243 were allocated after the ``llvm.stacksave`` was executed.
9245 .. _int_stackrestore:
9247 '``llvm.stackrestore``' Intrinsic
9248 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9250 Syntax:
9251 """""""
9255       declare void @llvm.stackrestore(i8* %ptr)
9257 Overview:
9258 """""""""
9260 The '``llvm.stackrestore``' intrinsic is used to restore the state of
9261 the function stack to the state it was in when the corresponding
9262 :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` intrinsic executed. This is
9263 useful for implementing language features like scoped automatic variable
9264 sized arrays in C99.
9266 Semantics:
9267 """"""""""
9269 See the description for :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>`.
9271 .. _int_get_dynamic_area_offset:
9273 '``llvm.get.dynamic.area.offset``' Intrinsic
9274 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9276 Syntax:
9277 """""""
9281       declare i32 @llvm.get.dynamic.area.offset.i32()
9282       declare i64 @llvm.get.dynamic.area.offset.i64()
9284       Overview:
9285       """""""""
9287       The '``llvm.get.dynamic.area.offset.*``' intrinsic family is used to
9288       get the offset from native stack pointer to the address of the most
9289       recent dynamic alloca on the caller's stack. These intrinsics are
9290       intendend for use in combination with
9291       :ref:`llvm.stacksave <int_stacksave>` to get a
9292       pointer to the most recent dynamic alloca. This is useful, for example,
9293       for AddressSanitizer's stack unpoisoning routines.
9295 Semantics:
9296 """"""""""
9298       These intrinsics return a non-negative integer value that can be used to
9299       get the address of the most recent dynamic alloca, allocated by :ref:`alloca <i_alloca>`
9300       on the caller's stack. In particular, for targets where stack grows downwards,
9301       adding this offset to the native stack pointer would get the address of the most
9302       recent dynamic alloca. For targets where stack grows upwards, the situation is a bit more
9303       complicated, because substracting this value from stack pointer would get the address
9304       one past the end of the most recent dynamic alloca.
9306       Although for most targets `llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9307       returns just a zero, for others, such as PowerPC and PowerPC64, it returns a
9308       compile-time-known constant value.
9310       The return value type of :ref:`llvm.get.dynamic.area.offset <int_get_dynamic_area_offset>`
9311       must match the target's generic address space's (address space 0) pointer type.
9313 '``llvm.prefetch``' Intrinsic
9314 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9316 Syntax:
9317 """""""
9321       declare void @llvm.prefetch(i8* <address>, i32 <rw>, i32 <locality>, i32 <cache type>)
9323 Overview:
9324 """""""""
9326 The '``llvm.prefetch``' intrinsic is a hint to the code generator to
9327 insert a prefetch instruction if supported; otherwise, it is a noop.
9328 Prefetches have no effect on the behavior of the program but can change
9329 its performance characteristics.
9331 Arguments:
9332 """"""""""
9334 ``address`` is the address to be prefetched, ``rw`` is the specifier
9335 determining if the fetch should be for a read (0) or write (1), and
9336 ``locality`` is a temporal locality specifier ranging from (0) - no
9337 locality, to (3) - extremely local keep in cache. The ``cache type``
9338 specifies whether the prefetch is performed on the data (1) or
9339 instruction (0) cache. The ``rw``, ``locality`` and ``cache type``
9340 arguments must be constant integers.
9342 Semantics:
9343 """"""""""
9345 This intrinsic does not modify the behavior of the program. In
9346 particular, prefetches cannot trap and do not produce a value. On
9347 targets that support this intrinsic, the prefetch can provide hints to
9348 the processor cache for better performance.
9350 '``llvm.pcmarker``' Intrinsic
9351 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9353 Syntax:
9354 """""""
9358       declare void @llvm.pcmarker(i32 <id>)
9360 Overview:
9361 """""""""
9363 The '``llvm.pcmarker``' intrinsic is a method to export a Program
9364 Counter (PC) in a region of code to simulators and other tools. The
9365 method is target specific, but it is expected that the marker will use
9366 exported symbols to transmit the PC of the marker. The marker makes no
9367 guarantees that it will remain with any specific instruction after
9368 optimizations. It is possible that the presence of a marker will inhibit
9369 optimizations. The intended use is to be inserted after optimizations to
9370 allow correlations of simulation runs.
9372 Arguments:
9373 """"""""""
9375 ``id`` is a numerical id identifying the marker.
9377 Semantics:
9378 """"""""""
9380 This intrinsic does not modify the behavior of the program. Backends
9381 that do not support this intrinsic may ignore it.
9383 '``llvm.readcyclecounter``' Intrinsic
9384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9386 Syntax:
9387 """""""
9391       declare i64 @llvm.readcyclecounter()
9393 Overview:
9394 """""""""
9396 The '``llvm.readcyclecounter``' intrinsic provides access to the cycle
9397 counter register (or similar low latency, high accuracy clocks) on those
9398 targets that support it. On X86, it should map to RDTSC. On Alpha, it
9399 should map to RPCC. As the backing counters overflow quickly (on the
9400 order of 9 seconds on alpha), this should only be used for small
9401 timings.
9403 Semantics:
9404 """"""""""
9406 When directly supported, reading the cycle counter should not modify any
9407 memory. Implementations are allowed to either return a application
9408 specific value or a system wide value. On backends without support, this
9409 is lowered to a constant 0.
9411 Note that runtime support may be conditional on the privilege-level code is
9412 running at and the host platform.
9414 '``llvm.clear_cache``' Intrinsic
9415 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9417 Syntax:
9418 """""""
9422       declare void @llvm.clear_cache(i8*, i8*)
9424 Overview:
9425 """""""""
9427 The '``llvm.clear_cache``' intrinsic ensures visibility of modifications
9428 in the specified range to the execution unit of the processor. On
9429 targets with non-unified instruction and data cache, the implementation
9430 flushes the instruction cache.
9432 Semantics:
9433 """"""""""
9435 On platforms with coherent instruction and data caches (e.g. x86), this
9436 intrinsic is a nop. On platforms with non-coherent instruction and data
9437 cache (e.g. ARM, MIPS), the intrinsic is lowered either to appropriate
9438 instructions or a system call, if cache flushing requires special
9439 privileges.
9441 The default behavior is to emit a call to ``__clear_cache`` from the run
9442 time library.
9444 This instrinsic does *not* empty the instruction pipeline. Modifications
9445 of the current function are outside the scope of the intrinsic.
9447 '``llvm.instrprof_increment``' Intrinsic
9448 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9450 Syntax:
9451 """""""
9455       declare void @llvm.instrprof_increment(i8* <name>, i64 <hash>,
9456                                              i32 <num-counters>, i32 <index>)
9458 Overview:
9459 """""""""
9461 The '``llvm.instrprof_increment``' intrinsic can be emitted by a
9462 frontend for use with instrumentation based profiling. These will be
9463 lowered by the ``-instrprof`` pass to generate execution counts of a
9464 program at runtime.
9466 Arguments:
9467 """"""""""
9469 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9470 name of the entity being instrumented. This should generally be the
9471 (mangled) function name for a set of counters.
9473 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9474 of the profile data to detect changes to the instrumented source, and
9475 the third is the number of counters associated with ``name``. It is an
9476 error if ``hash`` or ``num-counters`` differ between two instances of
9477 ``instrprof_increment`` that refer to the same name.
9479 The last argument refers to which of the counters for ``name`` should
9480 be incremented. It should be a value between 0 and ``num-counters``.
9482 Semantics:
9483 """"""""""
9485 This intrinsic represents an increment of a profiling counter. It will
9486 cause the ``-instrprof`` pass to generate the appropriate data
9487 structures and the code to increment the appropriate value, in a
9488 format that can be written out by a compiler runtime and consumed via
9489 the ``llvm-profdata`` tool.
9491 '``llvm.instrprof_value_profile``' Intrinsic
9492 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9494 Syntax:
9495 """""""
9499       declare void @llvm.instrprof_value_profile(i8* <name>, i64 <hash>,
9500                                                  i64 <value>, i32 <value_kind>,
9501                                                  i32 <index>)
9503 Overview:
9504 """""""""
9506 The '``llvm.instrprof_value_profile``' intrinsic can be emitted by a
9507 frontend for use with instrumentation based profiling. This will be
9508 lowered by the ``-instrprof`` pass to find out the target values,
9509 instrumented expressions take in a program at runtime.
9511 Arguments:
9512 """"""""""
9514 The first argument is a pointer to a global variable containing the
9515 name of the entity being instrumented. ``name`` should generally be the
9516 (mangled) function name for a set of counters.
9518 The second argument is a hash value that can be used by the consumer
9519 of the profile data to detect changes to the instrumented source. It
9520 is an error if ``hash`` differs between two instances of
9521 ``llvm.instrprof_*`` that refer to the same name.
9523 The third argument is the value of the expression being profiled. The profiled
9524 expression's value should be representable as an unsigned 64-bit value. The
9525 fourth argument represents the kind of value profiling that is being done. The
9526 supported value profiling kinds are enumerated through the
9527 ``InstrProfValueKind`` type declared in the
9528 ``<include/llvm/ProfileData/InstrProf.h>`` header file. The last argument is the
9529 index of the instrumented expression within ``name``. It should be >= 0.
9531 Semantics:
9532 """"""""""
9534 This intrinsic represents the point where a call to a runtime routine
9535 should be inserted for value profiling of target expressions. ``-instrprof``
9536 pass will generate the appropriate data structures and replace the
9537 ``llvm.instrprof_value_profile`` intrinsic with the call to the profile
9538 runtime library with proper arguments.
9540 Standard C Library Intrinsics
9541 -----------------------------
9543 LLVM provides intrinsics for a few important standard C library
9544 functions. These intrinsics allow source-language front-ends to pass
9545 information about the alignment of the pointer arguments to the code
9546 generator, providing opportunity for more efficient code generation.
9548 .. _int_memcpy:
9550 '``llvm.memcpy``' Intrinsic
9551 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9553 Syntax:
9554 """""""
9556 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.memcpy`` on any
9557 integer bit width and for different address spaces. Not all targets
9558 support all bit widths however.
9562       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9563                                               i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9564       declare void @llvm.memcpy.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9565                                               i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9567 Overview:
9568 """""""""
9570 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9571 source location to the destination location.
9573 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memcpy.*``
9574 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9575 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9577 Arguments:
9578 """"""""""
9580 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9581 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9582 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9583 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9584 boolean indicating a volatile access.
9586 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9587 then the caller guarantees that both the source and destination pointers
9588 are aligned to that boundary.
9590 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memcpy`` call is
9591 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9592 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9594 Semantics:
9595 """"""""""
9597 The '``llvm.memcpy.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9598 source location to the destination location, which are not allowed to
9599 overlap. It copies "len" bytes of memory over. If the argument is known
9600 to be aligned to some boundary, this can be specified as the fourth
9601 argument, otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9603 '``llvm.memmove``' Intrinsic
9604 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9606 Syntax:
9607 """""""
9609 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memmove on any integer
9610 bit width and for different address space. Not all targets support all
9611 bit widths however.
9615       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i32(i8* <dest>, i8* <src>,
9616                                                i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9617       declare void @llvm.memmove.p0i8.p0i8.i64(i8* <dest>, i8* <src>,
9618                                                i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9620 Overview:
9621 """""""""
9623 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics move a block of memory from the
9624 source location to the destination location. It is similar to the
9625 '``llvm.memcpy``' intrinsic but allows the two memory locations to
9626 overlap.
9628 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memmove.*``
9629 intrinsics do not return a value, takes extra alignment/isvolatile
9630 arguments and the pointers can be in specified address spaces.
9632 Arguments:
9633 """"""""""
9635 The first argument is a pointer to the destination, the second is a
9636 pointer to the source. The third argument is an integer argument
9637 specifying the number of bytes to copy, the fourth argument is the
9638 alignment of the source and destination locations, and the fifth is a
9639 boolean indicating a volatile access.
9641 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9642 then the caller guarantees that the source and destination pointers are
9643 aligned to that boundary.
9645 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memmove`` call
9646 is a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is
9647 not very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9649 Semantics:
9650 """"""""""
9652 The '``llvm.memmove.*``' intrinsics copy a block of memory from the
9653 source location to the destination location, which may overlap. It
9654 copies "len" bytes of memory over. If the argument is known to be
9655 aligned to some boundary, this can be specified as the fourth argument,
9656 otherwise it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9658 '``llvm.memset.*``' Intrinsics
9659 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9661 Syntax:
9662 """""""
9664 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.memset on any integer
9665 bit width and for different address spaces. However, not all targets
9666 support all bit widths.
9670       declare void @llvm.memset.p0i8.i32(i8* <dest>, i8 <val>,
9671                                          i32 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9672       declare void @llvm.memset.p0i8.i64(i8* <dest>, i8 <val>,
9673                                          i64 <len>, i32 <align>, i1 <isvolatile>)
9675 Overview:
9676 """""""""
9678 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill a block of memory with a
9679 particular byte value.
9681 Note that, unlike the standard libc function, the ``llvm.memset``
9682 intrinsic does not return a value and takes extra alignment/volatile
9683 arguments. Also, the destination can be in an arbitrary address space.
9685 Arguments:
9686 """"""""""
9688 The first argument is a pointer to the destination to fill, the second
9689 is the byte value with which to fill it, the third argument is an
9690 integer argument specifying the number of bytes to fill, and the fourth
9691 argument is the known alignment of the destination location.
9693 If the call to this intrinsic has an alignment value that is not 0 or 1,
9694 then the caller guarantees that the destination pointer is aligned to
9695 that boundary.
9697 If the ``isvolatile`` parameter is ``true``, the ``llvm.memset`` call is
9698 a :ref:`volatile operation <volatile>`. The detailed access behavior is not
9699 very cleanly specified and it is unwise to depend on it.
9701 Semantics:
9702 """"""""""
9704 The '``llvm.memset.*``' intrinsics fill "len" bytes of memory starting
9705 at the destination location. If the argument is known to be aligned to
9706 some boundary, this can be specified as the fourth argument, otherwise
9707 it should be set to 0 or 1 (both meaning no alignment).
9709 '``llvm.sqrt.*``' Intrinsic
9710 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9712 Syntax:
9713 """""""
9715 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sqrt`` on any
9716 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9717 all types however.
9721       declare float     @llvm.sqrt.f32(float %Val)
9722       declare double    @llvm.sqrt.f64(double %Val)
9723       declare x86_fp80  @llvm.sqrt.f80(x86_fp80 %Val)
9724       declare fp128     @llvm.sqrt.f128(fp128 %Val)
9725       declare ppc_fp128 @llvm.sqrt.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
9727 Overview:
9728 """""""""
9730 The '``llvm.sqrt``' intrinsics return the sqrt of the specified operand,
9731 returning the same value as the libm '``sqrt``' functions would. Unlike
9732 ``sqrt`` in libm, however, ``llvm.sqrt`` has undefined behavior for
9733 negative numbers other than -0.0 (which allows for better optimization,
9734 because there is no need to worry about errno being set).
9735 ``llvm.sqrt(-0.0)`` is defined to return -0.0 like IEEE sqrt.
9737 Arguments:
9738 """"""""""
9740 The argument and return value are floating point numbers of the same
9741 type.
9743 Semantics:
9744 """"""""""
9746 This function returns the sqrt of the specified operand if it is a
9747 nonnegative floating point number.
9749 '``llvm.powi.*``' Intrinsic
9750 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9752 Syntax:
9753 """""""
9755 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.powi`` on any
9756 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9757 all types however.
9761       declare float     @llvm.powi.f32(float  %Val, i32 %power)
9762       declare double    @llvm.powi.f64(double %Val, i32 %power)
9763       declare x86_fp80  @llvm.powi.f80(x86_fp80  %Val, i32 %power)
9764       declare fp128     @llvm.powi.f128(fp128 %Val, i32 %power)
9765       declare ppc_fp128 @llvm.powi.ppcf128(ppc_fp128  %Val, i32 %power)
9767 Overview:
9768 """""""""
9770 The '``llvm.powi.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9771 specified (positive or negative) power. The order of evaluation of
9772 multiplications is not defined. When a vector of floating point type is
9773 used, the second argument remains a scalar integer value.
9775 Arguments:
9776 """"""""""
9778 The second argument is an integer power, and the first is a value to
9779 raise to that power.
9781 Semantics:
9782 """"""""""
9784 This function returns the first value raised to the second power with an
9785 unspecified sequence of rounding operations.
9787 '``llvm.sin.*``' Intrinsic
9788 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9790 Syntax:
9791 """""""
9793 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sin`` on any
9794 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9795 all types however.
9799       declare float     @llvm.sin.f32(float  %Val)
9800       declare double    @llvm.sin.f64(double %Val)
9801       declare x86_fp80  @llvm.sin.f80(x86_fp80  %Val)
9802       declare fp128     @llvm.sin.f128(fp128 %Val)
9803       declare ppc_fp128 @llvm.sin.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9805 Overview:
9806 """""""""
9808 The '``llvm.sin.*``' intrinsics return the sine of the operand.
9810 Arguments:
9811 """"""""""
9813 The argument and return value are floating point numbers of the same
9814 type.
9816 Semantics:
9817 """"""""""
9819 This function returns the sine of the specified operand, returning the
9820 same values as the libm ``sin`` functions would, and handles error
9821 conditions in the same way.
9823 '``llvm.cos.*``' Intrinsic
9824 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9826 Syntax:
9827 """""""
9829 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cos`` on any
9830 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9831 all types however.
9835       declare float     @llvm.cos.f32(float  %Val)
9836       declare double    @llvm.cos.f64(double %Val)
9837       declare x86_fp80  @llvm.cos.f80(x86_fp80  %Val)
9838       declare fp128     @llvm.cos.f128(fp128 %Val)
9839       declare ppc_fp128 @llvm.cos.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9841 Overview:
9842 """""""""
9844 The '``llvm.cos.*``' intrinsics return the cosine of the operand.
9846 Arguments:
9847 """"""""""
9849 The argument and return value are floating point numbers of the same
9850 type.
9852 Semantics:
9853 """"""""""
9855 This function returns the cosine of the specified operand, returning the
9856 same values as the libm ``cos`` functions would, and handles error
9857 conditions in the same way.
9859 '``llvm.pow.*``' Intrinsic
9860 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9862 Syntax:
9863 """""""
9865 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.pow`` on any
9866 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9867 all types however.
9871       declare float     @llvm.pow.f32(float  %Val, float %Power)
9872       declare double    @llvm.pow.f64(double %Val, double %Power)
9873       declare x86_fp80  @llvm.pow.f80(x86_fp80  %Val, x86_fp80 %Power)
9874       declare fp128     @llvm.pow.f128(fp128 %Val, fp128 %Power)
9875       declare ppc_fp128 @llvm.pow.ppcf128(ppc_fp128  %Val, ppc_fp128 Power)
9877 Overview:
9878 """""""""
9880 The '``llvm.pow.*``' intrinsics return the first operand raised to the
9881 specified (positive or negative) power.
9883 Arguments:
9884 """"""""""
9886 The second argument is a floating point power, and the first is a value
9887 to raise to that power.
9889 Semantics:
9890 """"""""""
9892 This function returns the first value raised to the second power,
9893 returning the same values as the libm ``pow`` functions would, and
9894 handles error conditions in the same way.
9896 '``llvm.exp.*``' Intrinsic
9897 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9899 Syntax:
9900 """""""
9902 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp`` on any
9903 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9904 all types however.
9908       declare float     @llvm.exp.f32(float  %Val)
9909       declare double    @llvm.exp.f64(double %Val)
9910       declare x86_fp80  @llvm.exp.f80(x86_fp80  %Val)
9911       declare fp128     @llvm.exp.f128(fp128 %Val)
9912       declare ppc_fp128 @llvm.exp.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9914 Overview:
9915 """""""""
9917 The '``llvm.exp.*``' intrinsics perform the exp function.
9919 Arguments:
9920 """"""""""
9922 The argument and return value are floating point numbers of the same
9923 type.
9925 Semantics:
9926 """"""""""
9928 This function returns the same values as the libm ``exp`` functions
9929 would, and handles error conditions in the same way.
9931 '``llvm.exp2.*``' Intrinsic
9932 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9934 Syntax:
9935 """""""
9937 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.exp2`` on any
9938 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9939 all types however.
9943       declare float     @llvm.exp2.f32(float  %Val)
9944       declare double    @llvm.exp2.f64(double %Val)
9945       declare x86_fp80  @llvm.exp2.f80(x86_fp80  %Val)
9946       declare fp128     @llvm.exp2.f128(fp128 %Val)
9947       declare ppc_fp128 @llvm.exp2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9949 Overview:
9950 """""""""
9952 The '``llvm.exp2.*``' intrinsics perform the exp2 function.
9954 Arguments:
9955 """"""""""
9957 The argument and return value are floating point numbers of the same
9958 type.
9960 Semantics:
9961 """"""""""
9963 This function returns the same values as the libm ``exp2`` functions
9964 would, and handles error conditions in the same way.
9966 '``llvm.log.*``' Intrinsic
9967 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
9969 Syntax:
9970 """""""
9972 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log`` on any
9973 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
9974 all types however.
9978       declare float     @llvm.log.f32(float  %Val)
9979       declare double    @llvm.log.f64(double %Val)
9980       declare x86_fp80  @llvm.log.f80(x86_fp80  %Val)
9981       declare fp128     @llvm.log.f128(fp128 %Val)
9982       declare ppc_fp128 @llvm.log.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
9984 Overview:
9985 """""""""
9987 The '``llvm.log.*``' intrinsics perform the log function.
9989 Arguments:
9990 """"""""""
9992 The argument and return value are floating point numbers of the same
9993 type.
9995 Semantics:
9996 """"""""""
9998 This function returns the same values as the libm ``log`` functions
9999 would, and handles error conditions in the same way.
10001 '``llvm.log10.*``' Intrinsic
10002 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10004 Syntax:
10005 """""""
10007 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log10`` on any
10008 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10009 all types however.
10013       declare float     @llvm.log10.f32(float  %Val)
10014       declare double    @llvm.log10.f64(double %Val)
10015       declare x86_fp80  @llvm.log10.f80(x86_fp80  %Val)
10016       declare fp128     @llvm.log10.f128(fp128 %Val)
10017       declare ppc_fp128 @llvm.log10.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10019 Overview:
10020 """""""""
10022 The '``llvm.log10.*``' intrinsics perform the log10 function.
10024 Arguments:
10025 """"""""""
10027 The argument and return value are floating point numbers of the same
10028 type.
10030 Semantics:
10031 """"""""""
10033 This function returns the same values as the libm ``log10`` functions
10034 would, and handles error conditions in the same way.
10036 '``llvm.log2.*``' Intrinsic
10037 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10039 Syntax:
10040 """""""
10042 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.log2`` on any
10043 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10044 all types however.
10048       declare float     @llvm.log2.f32(float  %Val)
10049       declare double    @llvm.log2.f64(double %Val)
10050       declare x86_fp80  @llvm.log2.f80(x86_fp80  %Val)
10051       declare fp128     @llvm.log2.f128(fp128 %Val)
10052       declare ppc_fp128 @llvm.log2.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10054 Overview:
10055 """""""""
10057 The '``llvm.log2.*``' intrinsics perform the log2 function.
10059 Arguments:
10060 """"""""""
10062 The argument and return value are floating point numbers of the same
10063 type.
10065 Semantics:
10066 """"""""""
10068 This function returns the same values as the libm ``log2`` functions
10069 would, and handles error conditions in the same way.
10071 '``llvm.fma.*``' Intrinsic
10072 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10074 Syntax:
10075 """""""
10077 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fma`` on any
10078 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10079 all types however.
10083       declare float     @llvm.fma.f32(float  %a, float  %b, float  %c)
10084       declare double    @llvm.fma.f64(double %a, double %b, double %c)
10085       declare x86_fp80  @llvm.fma.f80(x86_fp80 %a, x86_fp80 %b, x86_fp80 %c)
10086       declare fp128     @llvm.fma.f128(fp128 %a, fp128 %b, fp128 %c)
10087       declare ppc_fp128 @llvm.fma.ppcf128(ppc_fp128 %a, ppc_fp128 %b, ppc_fp128 %c)
10089 Overview:
10090 """""""""
10092 The '``llvm.fma.*``' intrinsics perform the fused multiply-add
10093 operation.
10095 Arguments:
10096 """"""""""
10098 The argument and return value are floating point numbers of the same
10099 type.
10101 Semantics:
10102 """"""""""
10104 This function returns the same values as the libm ``fma`` functions
10105 would, and does not set errno.
10107 '``llvm.fabs.*``' Intrinsic
10108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10110 Syntax:
10111 """""""
10113 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.fabs`` on any
10114 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10115 all types however.
10119       declare float     @llvm.fabs.f32(float  %Val)
10120       declare double    @llvm.fabs.f64(double %Val)
10121       declare x86_fp80  @llvm.fabs.f80(x86_fp80 %Val)
10122       declare fp128     @llvm.fabs.f128(fp128 %Val)
10123       declare ppc_fp128 @llvm.fabs.ppcf128(ppc_fp128 %Val)
10125 Overview:
10126 """""""""
10128 The '``llvm.fabs.*``' intrinsics return the absolute value of the
10129 operand.
10131 Arguments:
10132 """"""""""
10134 The argument and return value are floating point numbers of the same
10135 type.
10137 Semantics:
10138 """"""""""
10140 This function returns the same values as the libm ``fabs`` functions
10141 would, and handles error conditions in the same way.
10143 '``llvm.minnum.*``' Intrinsic
10144 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10146 Syntax:
10147 """""""
10149 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.minnum`` on any
10150 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10151 all types however.
10155       declare float     @llvm.minnum.f32(float %Val0, float %Val1)
10156       declare double    @llvm.minnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10157       declare x86_fp80  @llvm.minnum.f80(x86_fp80 %Val0, x86_fp80 %Val1)
10158       declare fp128     @llvm.minnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10159       declare ppc_fp128 @llvm.minnum.ppcf128(ppc_fp128 %Val0, ppc_fp128 %Val1)
10161 Overview:
10162 """""""""
10164 The '``llvm.minnum.*``' intrinsics return the minimum of the two
10165 arguments.
10168 Arguments:
10169 """"""""""
10171 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10172 type.
10174 Semantics:
10175 """"""""""
10177 Follows the IEEE-754 semantics for minNum, which also match for libm's
10178 fmin.
10180 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10181 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10182 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10183 fmin(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10185 '``llvm.maxnum.*``' Intrinsic
10186 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10188 Syntax:
10189 """""""
10191 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.maxnum`` on any
10192 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10193 all types however.
10197       declare float     @llvm.maxnum.f32(float  %Val0, float  %Val1l)
10198       declare double    @llvm.maxnum.f64(double %Val0, double %Val1)
10199       declare x86_fp80  @llvm.maxnum.f80(x86_fp80  %Val0, x86_fp80  %Val1)
10200       declare fp128     @llvm.maxnum.f128(fp128 %Val0, fp128 %Val1)
10201       declare ppc_fp128 @llvm.maxnum.ppcf128(ppc_fp128  %Val0, ppc_fp128  %Val1)
10203 Overview:
10204 """""""""
10206 The '``llvm.maxnum.*``' intrinsics return the maximum of the two
10207 arguments.
10210 Arguments:
10211 """"""""""
10213 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10214 type.
10216 Semantics:
10217 """"""""""
10218 Follows the IEEE-754 semantics for maxNum, which also match for libm's
10219 fmax.
10221 If either operand is a NaN, returns the other non-NaN operand. Returns
10222 NaN only if both operands are NaN. If the operands compare equal,
10223 returns a value that compares equal to both operands. This means that
10224 fmax(+/-0.0, +/-0.0) could return either -0.0 or 0.0.
10226 '``llvm.copysign.*``' Intrinsic
10227 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10229 Syntax:
10230 """""""
10232 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.copysign`` on any
10233 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10234 all types however.
10238       declare float     @llvm.copysign.f32(float  %Mag, float  %Sgn)
10239       declare double    @llvm.copysign.f64(double %Mag, double %Sgn)
10240       declare x86_fp80  @llvm.copysign.f80(x86_fp80  %Mag, x86_fp80  %Sgn)
10241       declare fp128     @llvm.copysign.f128(fp128 %Mag, fp128 %Sgn)
10242       declare ppc_fp128 @llvm.copysign.ppcf128(ppc_fp128  %Mag, ppc_fp128  %Sgn)
10244 Overview:
10245 """""""""
10247 The '``llvm.copysign.*``' intrinsics return a value with the magnitude of the
10248 first operand and the sign of the second operand.
10250 Arguments:
10251 """"""""""
10253 The arguments and return value are floating point numbers of the same
10254 type.
10256 Semantics:
10257 """"""""""
10259 This function returns the same values as the libm ``copysign``
10260 functions would, and handles error conditions in the same way.
10262 '``llvm.floor.*``' Intrinsic
10263 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10265 Syntax:
10266 """""""
10268 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.floor`` on any
10269 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10270 all types however.
10274       declare float     @llvm.floor.f32(float  %Val)
10275       declare double    @llvm.floor.f64(double %Val)
10276       declare x86_fp80  @llvm.floor.f80(x86_fp80  %Val)
10277       declare fp128     @llvm.floor.f128(fp128 %Val)
10278       declare ppc_fp128 @llvm.floor.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10280 Overview:
10281 """""""""
10283 The '``llvm.floor.*``' intrinsics return the floor of the operand.
10285 Arguments:
10286 """"""""""
10288 The argument and return value are floating point numbers of the same
10289 type.
10291 Semantics:
10292 """"""""""
10294 This function returns the same values as the libm ``floor`` functions
10295 would, and handles error conditions in the same way.
10297 '``llvm.ceil.*``' Intrinsic
10298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10300 Syntax:
10301 """""""
10303 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ceil`` on any
10304 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10305 all types however.
10309       declare float     @llvm.ceil.f32(float  %Val)
10310       declare double    @llvm.ceil.f64(double %Val)
10311       declare x86_fp80  @llvm.ceil.f80(x86_fp80  %Val)
10312       declare fp128     @llvm.ceil.f128(fp128 %Val)
10313       declare ppc_fp128 @llvm.ceil.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10315 Overview:
10316 """""""""
10318 The '``llvm.ceil.*``' intrinsics return the ceiling of the operand.
10320 Arguments:
10321 """"""""""
10323 The argument and return value are floating point numbers of the same
10324 type.
10326 Semantics:
10327 """"""""""
10329 This function returns the same values as the libm ``ceil`` functions
10330 would, and handles error conditions in the same way.
10332 '``llvm.trunc.*``' Intrinsic
10333 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10335 Syntax:
10336 """""""
10338 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.trunc`` on any
10339 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10340 all types however.
10344       declare float     @llvm.trunc.f32(float  %Val)
10345       declare double    @llvm.trunc.f64(double %Val)
10346       declare x86_fp80  @llvm.trunc.f80(x86_fp80  %Val)
10347       declare fp128     @llvm.trunc.f128(fp128 %Val)
10348       declare ppc_fp128 @llvm.trunc.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10350 Overview:
10351 """""""""
10353 The '``llvm.trunc.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10354 nearest integer not larger in magnitude than the operand.
10356 Arguments:
10357 """"""""""
10359 The argument and return value are floating point numbers of the same
10360 type.
10362 Semantics:
10363 """"""""""
10365 This function returns the same values as the libm ``trunc`` functions
10366 would, and handles error conditions in the same way.
10368 '``llvm.rint.*``' Intrinsic
10369 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10371 Syntax:
10372 """""""
10374 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.rint`` on any
10375 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10376 all types however.
10380       declare float     @llvm.rint.f32(float  %Val)
10381       declare double    @llvm.rint.f64(double %Val)
10382       declare x86_fp80  @llvm.rint.f80(x86_fp80  %Val)
10383       declare fp128     @llvm.rint.f128(fp128 %Val)
10384       declare ppc_fp128 @llvm.rint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10386 Overview:
10387 """""""""
10389 The '``llvm.rint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10390 nearest integer. It may raise an inexact floating-point exception if the
10391 operand isn't an integer.
10393 Arguments:
10394 """"""""""
10396 The argument and return value are floating point numbers of the same
10397 type.
10399 Semantics:
10400 """"""""""
10402 This function returns the same values as the libm ``rint`` functions
10403 would, and handles error conditions in the same way.
10405 '``llvm.nearbyint.*``' Intrinsic
10406 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10408 Syntax:
10409 """""""
10411 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.nearbyint`` on any
10412 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10413 all types however.
10417       declare float     @llvm.nearbyint.f32(float  %Val)
10418       declare double    @llvm.nearbyint.f64(double %Val)
10419       declare x86_fp80  @llvm.nearbyint.f80(x86_fp80  %Val)
10420       declare fp128     @llvm.nearbyint.f128(fp128 %Val)
10421       declare ppc_fp128 @llvm.nearbyint.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10423 Overview:
10424 """""""""
10426 The '``llvm.nearbyint.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10427 nearest integer.
10429 Arguments:
10430 """"""""""
10432 The argument and return value are floating point numbers of the same
10433 type.
10435 Semantics:
10436 """"""""""
10438 This function returns the same values as the libm ``nearbyint``
10439 functions would, and handles error conditions in the same way.
10441 '``llvm.round.*``' Intrinsic
10442 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10444 Syntax:
10445 """""""
10447 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.round`` on any
10448 floating point or vector of floating point type. Not all targets support
10449 all types however.
10453       declare float     @llvm.round.f32(float  %Val)
10454       declare double    @llvm.round.f64(double %Val)
10455       declare x86_fp80  @llvm.round.f80(x86_fp80  %Val)
10456       declare fp128     @llvm.round.f128(fp128 %Val)
10457       declare ppc_fp128 @llvm.round.ppcf128(ppc_fp128  %Val)
10459 Overview:
10460 """""""""
10462 The '``llvm.round.*``' intrinsics returns the operand rounded to the
10463 nearest integer.
10465 Arguments:
10466 """"""""""
10468 The argument and return value are floating point numbers of the same
10469 type.
10471 Semantics:
10472 """"""""""
10474 This function returns the same values as the libm ``round``
10475 functions would, and handles error conditions in the same way.
10477 Bit Manipulation Intrinsics
10478 ---------------------------
10480 LLVM provides intrinsics for a few important bit manipulation
10481 operations. These allow efficient code generation for some algorithms.
10483 '``llvm.bitreverse.*``' Intrinsics
10484 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10486 Syntax:
10487 """""""
10489 This is an overloaded intrinsic function. You can use bitreverse on any
10490 integer type.
10494       declare i16 @llvm.bitreverse.i16(i16 <id>)
10495       declare i32 @llvm.bitreverse.i32(i32 <id>)
10496       declare i64 @llvm.bitreverse.i64(i64 <id>)
10498 Overview:
10499 """""""""
10501 The '``llvm.bitreverse``' family of intrinsics is used to reverse the
10502 bitpattern of an integer value; for example ``0b10110110`` becomes
10503 ``0b01101101``.
10505 Semantics:
10506 """"""""""
10508 The ``llvm.bitreverse.iN`` intrinsic returns an i16 value that has bit
10509 ``M`` in the input moved to bit ``N-M`` in the output.
10511 '``llvm.bswap.*``' Intrinsics
10512 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10514 Syntax:
10515 """""""
10517 This is an overloaded intrinsic function. You can use bswap on any
10518 integer type that is an even number of bytes (i.e. BitWidth % 16 == 0).
10522       declare i16 @llvm.bswap.i16(i16 <id>)
10523       declare i32 @llvm.bswap.i32(i32 <id>)
10524       declare i64 @llvm.bswap.i64(i64 <id>)
10526 Overview:
10527 """""""""
10529 The '``llvm.bswap``' family of intrinsics is used to byte swap integer
10530 values with an even number of bytes (positive multiple of 16 bits).
10531 These are useful for performing operations on data that is not in the
10532 target's native byte order.
10534 Semantics:
10535 """"""""""
10537 The ``llvm.bswap.i16`` intrinsic returns an i16 value that has the high
10538 and low byte of the input i16 swapped. Similarly, the ``llvm.bswap.i32``
10539 intrinsic returns an i32 value that has the four bytes of the input i32
10540 swapped, so that if the input bytes are numbered 0, 1, 2, 3 then the
10541 returned i32 will have its bytes in 3, 2, 1, 0 order. The
10542 ``llvm.bswap.i48``, ``llvm.bswap.i64`` and other intrinsics extend this
10543 concept to additional even-byte lengths (6 bytes, 8 bytes and more,
10544 respectively).
10546 '``llvm.ctpop.*``' Intrinsic
10547 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10549 Syntax:
10550 """""""
10552 This is an overloaded intrinsic. You can use llvm.ctpop on any integer
10553 bit width, or on any vector with integer elements. Not all targets
10554 support all bit widths or vector types, however.
10558       declare i8 @llvm.ctpop.i8(i8  <src>)
10559       declare i16 @llvm.ctpop.i16(i16 <src>)
10560       declare i32 @llvm.ctpop.i32(i32 <src>)
10561       declare i64 @llvm.ctpop.i64(i64 <src>)
10562       declare i256 @llvm.ctpop.i256(i256 <src>)
10563       declare <2 x i32> @llvm.ctpop.v2i32(<2 x i32> <src>)
10565 Overview:
10566 """""""""
10568 The '``llvm.ctpop``' family of intrinsics counts the number of bits set
10569 in a value.
10571 Arguments:
10572 """"""""""
10574 The only argument is the value to be counted. The argument may be of any
10575 integer type, or a vector with integer elements. The return type must
10576 match the argument type.
10578 Semantics:
10579 """"""""""
10581 The '``llvm.ctpop``' intrinsic counts the 1's in a variable, or within
10582 each element of a vector.
10584 '``llvm.ctlz.*``' Intrinsic
10585 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10587 Syntax:
10588 """""""
10590 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ctlz`` on any
10591 integer bit width, or any vector whose elements are integers. Not all
10592 targets support all bit widths or vector types, however.
10596       declare i8   @llvm.ctlz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10597       declare i16  @llvm.ctlz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10598       declare i32  @llvm.ctlz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10599       declare i64  @llvm.ctlz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10600       declare i256 @llvm.ctlz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10601       declare <2 x i32> @llvm.ctlz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10603 Overview:
10604 """""""""
10606 The '``llvm.ctlz``' family of intrinsic functions counts the number of
10607 leading zeros in a variable.
10609 Arguments:
10610 """"""""""
10612 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10613 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10614 type must match the first argument type.
10616 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10617 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10618 defined result. Historically some architectures did not provide a
10619 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10620 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10622 Semantics:
10623 """"""""""
10625 The '``llvm.ctlz``' intrinsic counts the leading (most significant)
10626 zeros in a variable, or within each element of the vector. If
10627 ``src == 0`` then the result is the size in bits of the type of ``src``
10628 if ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10629 ``llvm.ctlz(i32 2) = 30``.
10631 '``llvm.cttz.*``' Intrinsic
10632 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10634 Syntax:
10635 """""""
10637 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.cttz`` on any
10638 integer bit width, or any vector of integer elements. Not all targets
10639 support all bit widths or vector types, however.
10643       declare i8   @llvm.cttz.i8  (i8   <src>, i1 <is_zero_undef>)
10644       declare i16  @llvm.cttz.i16 (i16  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10645       declare i32  @llvm.cttz.i32 (i32  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10646       declare i64  @llvm.cttz.i64 (i64  <src>, i1 <is_zero_undef>)
10647       declare i256 @llvm.cttz.i256(i256 <src>, i1 <is_zero_undef>)
10648       declare <2 x i32> @llvm.cttz.v2i32(<2 x i32> <src>, i1 <is_zero_undef>)
10650 Overview:
10651 """""""""
10653 The '``llvm.cttz``' family of intrinsic functions counts the number of
10654 trailing zeros.
10656 Arguments:
10657 """"""""""
10659 The first argument is the value to be counted. This argument may be of
10660 any integer type, or a vector with integer element type. The return
10661 type must match the first argument type.
10663 The second argument must be a constant and is a flag to indicate whether
10664 the intrinsic should ensure that a zero as the first argument produces a
10665 defined result. Historically some architectures did not provide a
10666 defined result for zero values as efficiently, and many algorithms are
10667 now predicated on avoiding zero-value inputs.
10669 Semantics:
10670 """"""""""
10672 The '``llvm.cttz``' intrinsic counts the trailing (least significant)
10673 zeros in a variable, or within each element of a vector. If ``src == 0``
10674 then the result is the size in bits of the type of ``src`` if
10675 ``is_zero_undef == 0`` and ``undef`` otherwise. For example,
10676 ``llvm.cttz(2) = 1``.
10678 .. _int_overflow:
10680 Arithmetic with Overflow Intrinsics
10681 -----------------------------------
10683 LLVM provides intrinsics for some arithmetic with overflow operations.
10685 '``llvm.sadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10686 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10688 Syntax:
10689 """""""
10691 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.sadd.with.overflow``
10692 on any integer bit width.
10696       declare {i16, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10697       declare {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10698       declare {i64, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10700 Overview:
10701 """""""""
10703 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10704 a signed addition of the two arguments, and indicate whether an overflow
10705 occurred during the signed summation.
10707 Arguments:
10708 """"""""""
10710 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10711 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10712 bit width. The second element of the result structure must be of type
10713 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10714 addition.
10716 Semantics:
10717 """"""""""
10719 The '``llvm.sadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10720 a signed addition of the two variables. They return a structure --- the
10721 first element of which is the signed summation, and the second element
10722 of which is a bit specifying if the signed summation resulted in an
10723 overflow.
10725 Examples:
10726 """""""""
10728 .. code-block:: llvm
10730       %res = call {i32, i1} @llvm.sadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10731       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10732       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10733       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10735 '``llvm.uadd.with.overflow.*``' Intrinsics
10736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10738 Syntax:
10739 """""""
10741 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.uadd.with.overflow``
10742 on any integer bit width.
10746       declare {i16, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10747       declare {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10748       declare {i64, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10750 Overview:
10751 """""""""
10753 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10754 an unsigned addition of the two arguments, and indicate whether a carry
10755 occurred during the unsigned summation.
10757 Arguments:
10758 """"""""""
10760 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10761 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10762 bit width. The second element of the result structure must be of type
10763 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10764 addition.
10766 Semantics:
10767 """"""""""
10769 The '``llvm.uadd.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10770 an unsigned addition of the two arguments. They return a structure --- the
10771 first element of which is the sum, and the second element of which is a
10772 bit specifying if the unsigned summation resulted in a carry.
10774 Examples:
10775 """""""""
10777 .. code-block:: llvm
10779       %res = call {i32, i1} @llvm.uadd.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10780       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10781       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10782       br i1 %obit, label %carry, label %normal
10784 '``llvm.ssub.with.overflow.*``' Intrinsics
10785 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10787 Syntax:
10788 """""""
10790 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.ssub.with.overflow``
10791 on any integer bit width.
10795       declare {i16, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10796       declare {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10797       declare {i64, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10799 Overview:
10800 """""""""
10802 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10803 a signed subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10804 overflow occurred during the signed subtraction.
10806 Arguments:
10807 """"""""""
10809 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10810 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10811 bit width. The second element of the result structure must be of type
10812 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10813 subtraction.
10815 Semantics:
10816 """"""""""
10818 The '``llvm.ssub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10819 a signed subtraction of the two arguments. They return a structure --- the
10820 first element of which is the subtraction, and the second element of
10821 which is a bit specifying if the signed subtraction resulted in an
10822 overflow.
10824 Examples:
10825 """""""""
10827 .. code-block:: llvm
10829       %res = call {i32, i1} @llvm.ssub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10830       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10831       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10832       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10834 '``llvm.usub.with.overflow.*``' Intrinsics
10835 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10837 Syntax:
10838 """""""
10840 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.usub.with.overflow``
10841 on any integer bit width.
10845       declare {i16, i1} @llvm.usub.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10846       declare {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10847       declare {i64, i1} @llvm.usub.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10849 Overview:
10850 """""""""
10852 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10853 an unsigned subtraction of the two arguments, and indicate whether an
10854 overflow occurred during the unsigned subtraction.
10856 Arguments:
10857 """"""""""
10859 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10860 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10861 bit width. The second element of the result structure must be of type
10862 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10863 subtraction.
10865 Semantics:
10866 """"""""""
10868 The '``llvm.usub.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10869 an unsigned subtraction of the two arguments. They return a structure ---
10870 the first element of which is the subtraction, and the second element of
10871 which is a bit specifying if the unsigned subtraction resulted in an
10872 overflow.
10874 Examples:
10875 """""""""
10877 .. code-block:: llvm
10879       %res = call {i32, i1} @llvm.usub.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10880       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10881       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10882       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10884 '``llvm.smul.with.overflow.*``' Intrinsics
10885 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10887 Syntax:
10888 """""""
10890 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.smul.with.overflow``
10891 on any integer bit width.
10895       declare {i16, i1} @llvm.smul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10896       declare {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10897       declare {i64, i1} @llvm.smul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10899 Overview:
10900 """""""""
10902 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10903 a signed multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10904 overflow occurred during the signed multiplication.
10906 Arguments:
10907 """"""""""
10909 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10910 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10911 bit width. The second element of the result structure must be of type
10912 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo signed
10913 multiplication.
10915 Semantics:
10916 """"""""""
10918 The '``llvm.smul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10919 a signed multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10920 the first element of which is the multiplication, and the second element
10921 of which is a bit specifying if the signed multiplication resulted in an
10922 overflow.
10924 Examples:
10925 """""""""
10927 .. code-block:: llvm
10929       %res = call {i32, i1} @llvm.smul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10930       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10931       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10932       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10934 '``llvm.umul.with.overflow.*``' Intrinsics
10935 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10937 Syntax:
10938 """""""
10940 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.umul.with.overflow``
10941 on any integer bit width.
10945       declare {i16, i1} @llvm.umul.with.overflow.i16(i16 %a, i16 %b)
10946       declare {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10947       declare {i64, i1} @llvm.umul.with.overflow.i64(i64 %a, i64 %b)
10949 Overview:
10950 """""""""
10952 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10953 a unsigned multiplication of the two arguments, and indicate whether an
10954 overflow occurred during the unsigned multiplication.
10956 Arguments:
10957 """"""""""
10959 The arguments (%a and %b) and the first element of the result structure
10960 may be of integer types of any bit width, but they must have the same
10961 bit width. The second element of the result structure must be of type
10962 ``i1``. ``%a`` and ``%b`` are the two values that will undergo unsigned
10963 multiplication.
10965 Semantics:
10966 """"""""""
10968 The '``llvm.umul.with.overflow``' family of intrinsic functions perform
10969 an unsigned multiplication of the two arguments. They return a structure ---
10970 the first element of which is the multiplication, and the second
10971 element of which is a bit specifying if the unsigned multiplication
10972 resulted in an overflow.
10974 Examples:
10975 """""""""
10977 .. code-block:: llvm
10979       %res = call {i32, i1} @llvm.umul.with.overflow.i32(i32 %a, i32 %b)
10980       %sum = extractvalue {i32, i1} %res, 0
10981       %obit = extractvalue {i32, i1} %res, 1
10982       br i1 %obit, label %overflow, label %normal
10984 Specialised Arithmetic Intrinsics
10985 ---------------------------------
10987 '``llvm.canonicalize.*``' Intrinsic
10988 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
10990 Syntax:
10991 """""""
10995       declare float @llvm.canonicalize.f32(float %a)
10996       declare double @llvm.canonicalize.f64(double %b)
10998 Overview:
10999 """""""""
11001 The '``llvm.canonicalize.*``' intrinsic returns the platform specific canonical
11002 encoding of a floating point number. This canonicalization is useful for
11003 implementing certain numeric primitives such as frexp. The canonical encoding is
11004 defined by IEEE-754-2008 to be:
11008       2.1.8 canonical encoding: The preferred encoding of a floating-point
11009       representation in a format. Applied to declets, significands of finite
11010       numbers, infinities, and NaNs, especially in decimal formats.
11012 This operation can also be considered equivalent to the IEEE-754-2008
11013 conversion of a floating-point value to the same format. NaNs are handled
11014 according to section 6.2.
11016 Examples of non-canonical encodings:
11018 - x87 pseudo denormals, pseudo NaNs, pseudo Infinity, Unnormals. These are
11019   converted to a canonical representation per hardware-specific protocol.
11020 - Many normal decimal floating point numbers have non-canonical alternative
11021   encodings.
11022 - Some machines, like GPUs or ARMv7 NEON, do not support subnormal values.
11023   These are treated as non-canonical encodings of zero and will be flushed to
11024   a zero of the same sign by this operation.
11026 Note that per IEEE-754-2008 6.2, systems that support signaling NaNs with
11027 default exception handling must signal an invalid exception, and produce a
11028 quiet NaN result.
11030 This function should always be implementable as multiplication by 1.0, provided
11031 that the compiler does not constant fold the operation. Likewise, division by
11032 1.0 and ``llvm.minnum(x, x)`` are possible implementations. Addition with
11033 -0.0 is also sufficient provided that the rounding mode is not -Infinity.
11035 ``@llvm.canonicalize`` must preserve the equality relation. That is:
11037 - ``(@llvm.canonicalize(x) == x)`` is equivalent to ``(x == x)``
11038 - ``(@llvm.canonicalize(x) == @llvm.canonicalize(y))`` is equivalent to
11039   to ``(x == y)``
11041 Additionally, the sign of zero must be conserved:
11042 ``@llvm.canonicalize(-0.0) = -0.0`` and ``@llvm.canonicalize(+0.0) = +0.0``
11044 The payload bits of a NaN must be conserved, with two exceptions.
11045 First, environments which use only a single canonical representation of NaN
11046 must perform said canonicalization. Second, SNaNs must be quieted per the
11047 usual methods.
11049 The canonicalization operation may be optimized away if:
11051 - The input is known to be canonical. For example, it was produced by a
11052   floating-point operation that is required by the standard to be canonical.
11053 - The result is consumed only by (or fused with) other floating-point
11054   operations. That is, the bits of the floating point value are not examined.
11056 '``llvm.fmuladd.*``' Intrinsic
11057 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11059 Syntax:
11060 """""""
11064       declare float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c)
11065       declare double @llvm.fmuladd.f64(double %a, double %b, double %c)
11067 Overview:
11068 """""""""
11070 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsic functions represent multiply-add
11071 expressions that can be fused if the code generator determines that (a) the
11072 target instruction set has support for a fused operation, and (b) that the
11073 fused operation is more efficient than the equivalent, separate pair of mul
11074 and add instructions.
11076 Arguments:
11077 """"""""""
11079 The '``llvm.fmuladd.*``' intrinsics each take three arguments: two
11080 multiplicands, a and b, and an addend c.
11082 Semantics:
11083 """"""""""
11085 The expression:
11089       %0 = call float @llvm.fmuladd.f32(%a, %b, %c)
11091 is equivalent to the expression a \* b + c, except that rounding will
11092 not be performed between the multiplication and addition steps if the
11093 code generator fuses the operations. Fusion is not guaranteed, even if
11094 the target platform supports it. If a fused multiply-add is required the
11095 corresponding llvm.fma.\* intrinsic function should be used
11096 instead. This never sets errno, just as '``llvm.fma.*``'.
11098 Examples:
11099 """""""""
11101 .. code-block:: llvm
11103       %r2 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %a, float %b, float %c) ; yields float:r2 = (a * b) + c
11105 Half Precision Floating Point Intrinsics
11106 ----------------------------------------
11108 For most target platforms, half precision floating point is a
11109 storage-only format. This means that it is a dense encoding (in memory)
11110 but does not support computation in the format.
11112 This means that code must first load the half-precision floating point
11113 value as an i16, then convert it to float with
11114 :ref:`llvm.convert.from.fp16 <int_convert_from_fp16>`. Computation can
11115 then be performed on the float value (including extending to double
11116 etc). To store the value back to memory, it is first converted to float
11117 if needed, then converted to i16 with
11118 :ref:`llvm.convert.to.fp16 <int_convert_to_fp16>`, then storing as an
11119 i16 value.
11121 .. _int_convert_to_fp16:
11123 '``llvm.convert.to.fp16``' Intrinsic
11124 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11126 Syntax:
11127 """""""
11131       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11132       declare i16 @llvm.convert.to.fp16.f64(double %a)
11134 Overview:
11135 """""""""
11137 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11138 conventional floating point type to half precision floating point format.
11140 Arguments:
11141 """"""""""
11143 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11144 converted.
11146 Semantics:
11147 """"""""""
11149 The '``llvm.convert.to.fp16``' intrinsic function performs a conversion from a
11150 conventional floating point format to half precision floating point format. The
11151 return value is an ``i16`` which contains the converted number.
11153 Examples:
11154 """""""""
11156 .. code-block:: llvm
11158       %res = call i16 @llvm.convert.to.fp16.f32(float %a)
11159       store i16 %res, i16* @x, align 2
11161 .. _int_convert_from_fp16:
11163 '``llvm.convert.from.fp16``' Intrinsic
11164 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11166 Syntax:
11167 """""""
11171       declare float @llvm.convert.from.fp16.f32(i16 %a)
11172       declare double @llvm.convert.from.fp16.f64(i16 %a)
11174 Overview:
11175 """""""""
11177 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11178 conversion from half precision floating point format to single precision
11179 floating point format.
11181 Arguments:
11182 """"""""""
11184 The intrinsic function contains single argument - the value to be
11185 converted.
11187 Semantics:
11188 """"""""""
11190 The '``llvm.convert.from.fp16``' intrinsic function performs a
11191 conversion from half single precision floating point format to single
11192 precision floating point format. The input half-float value is
11193 represented by an ``i16`` value.
11195 Examples:
11196 """""""""
11198 .. code-block:: llvm
11200       %a = load i16, i16* @x, align 2
11201       %res = call float @llvm.convert.from.fp16(i16 %a)
11203 .. _dbg_intrinsics:
11205 Debugger Intrinsics
11206 -------------------
11208 The LLVM debugger intrinsics (which all start with ``llvm.dbg.``
11209 prefix), are described in the `LLVM Source Level
11210 Debugging <SourceLevelDebugging.html#format_common_intrinsics>`_
11211 document.
11213 Exception Handling Intrinsics
11214 -----------------------------
11216 The LLVM exception handling intrinsics (which all start with
11217 ``llvm.eh.`` prefix), are described in the `LLVM Exception
11218 Handling <ExceptionHandling.html#format_common_intrinsics>`_ document.
11220 .. _int_trampoline:
11222 Trampoline Intrinsics
11223 ---------------------
11225 These intrinsics make it possible to excise one parameter, marked with
11226 the :ref:`nest <nest>` attribute, from a function. The result is a
11227 callable function pointer lacking the nest parameter - the caller does
11228 not need to provide a value for it. Instead, the value to use is stored
11229 in advance in a "trampoline", a block of memory usually allocated on the
11230 stack, which also contains code to splice the nest value into the
11231 argument list. This is used to implement the GCC nested function address
11232 extension.
11234 For example, if the function is ``i32 f(i8* nest %c, i32 %x, i32 %y)``
11235 then the resulting function pointer has signature ``i32 (i32, i32)*``.
11236 It can be created as follows:
11238 .. code-block:: llvm
11240       %tramp = alloca [10 x i8], align 4 ; size and alignment only correct for X86
11241       %tramp1 = getelementptr [10 x i8], [10 x i8]* %tramp, i32 0, i32 0
11242       call i8* @llvm.init.trampoline(i8* %tramp1, i8* bitcast (i32 (i8*, i32, i32)* @f to i8*), i8* %nval)
11243       %p = call i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* %tramp1)
11244       %fp = bitcast i8* %p to i32 (i32, i32)*
11246 The call ``%val = call i32 %fp(i32 %x, i32 %y)`` is then equivalent to
11247 ``%val = call i32 %f(i8* %nval, i32 %x, i32 %y)``.
11249 .. _int_it:
11251 '``llvm.init.trampoline``' Intrinsic
11252 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11254 Syntax:
11255 """""""
11259       declare void @llvm.init.trampoline(i8* <tramp>, i8* <func>, i8* <nval>)
11261 Overview:
11262 """""""""
11264 This fills the memory pointed to by ``tramp`` with executable code,
11265 turning it into a trampoline.
11267 Arguments:
11268 """"""""""
11270 The ``llvm.init.trampoline`` intrinsic takes three arguments, all
11271 pointers. The ``tramp`` argument must point to a sufficiently large and
11272 sufficiently aligned block of memory; this memory is written to by the
11273 intrinsic. Note that the size and the alignment are target-specific -
11274 LLVM currently provides no portable way of determining them, so a
11275 front-end that generates this intrinsic needs to have some
11276 target-specific knowledge. The ``func`` argument must hold a function
11277 bitcast to an ``i8*``.
11279 Semantics:
11280 """"""""""
11282 The block of memory pointed to by ``tramp`` is filled with target
11283 dependent code, turning it into a function. Then ``tramp`` needs to be
11284 passed to :ref:`llvm.adjust.trampoline <int_at>` to get a pointer which can
11285 be :ref:`bitcast (to a new function) and called <int_trampoline>`. The new
11286 function's signature is the same as that of ``func`` with any arguments
11287 marked with the ``nest`` attribute removed. At most one such ``nest``
11288 argument is allowed, and it must be of pointer type. Calling the new
11289 function is equivalent to calling ``func`` with the same argument list,
11290 but with ``nval`` used for the missing ``nest`` argument. If, after
11291 calling ``llvm.init.trampoline``, the memory pointed to by ``tramp`` is
11292 modified, then the effect of any later call to the returned function
11293 pointer is undefined.
11295 .. _int_at:
11297 '``llvm.adjust.trampoline``' Intrinsic
11298 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11300 Syntax:
11301 """""""
11305       declare i8* @llvm.adjust.trampoline(i8* <tramp>)
11307 Overview:
11308 """""""""
11310 This performs any required machine-specific adjustment to the address of
11311 a trampoline (passed as ``tramp``).
11313 Arguments:
11314 """"""""""
11316 ``tramp`` must point to a block of memory which already has trampoline
11317 code filled in by a previous call to
11318 :ref:`llvm.init.trampoline <int_it>`.
11320 Semantics:
11321 """"""""""
11323 On some architectures the address of the code to be executed needs to be
11324 different than the address where the trampoline is actually stored. This
11325 intrinsic returns the executable address corresponding to ``tramp``
11326 after performing the required machine specific adjustments. The pointer
11327 returned can then be :ref:`bitcast and executed <int_trampoline>`.
11329 .. _int_mload_mstore:
11331 Masked Vector Load and Store Intrinsics
11332 ---------------------------------------
11334 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.
11336 .. _int_mload:
11338 '``llvm.masked.load.*``' Intrinsics
11339 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11341 Syntax:
11342 """""""
11343 This is an overloaded intrinsic. The loaded data is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11347       declare <16 x float>  @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11348       declare <2 x double>  @llvm.masked.load.v2f64  (<2 x double>* <ptr>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11349       ;; The data is a vector of pointers to double
11350       declare <8 x double*> @llvm.masked.load.v8p0f64    (<8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x double*> <passthru>)
11351       ;; The data is a vector of function pointers
11352       declare <8 x i32 ()*> @llvm.masked.load.v8p0f_i32f (<8 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>, <8 x i32 ()*> <passthru>)
11354 Overview:
11355 """""""""
11357 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.
11360 Arguments:
11361 """"""""""
11363 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.
11366 Semantics:
11367 """"""""""
11369 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.
11370 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.
11375        %res = call <16 x float> @llvm.masked.load.v16f32 (<16 x float>* %ptr, i32 4, <16 x i1>%mask, <16 x float> %passthru)
11377        ;; The result of the two following instructions is identical aside from potential memory access exception
11378        %loadlal = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11379        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %loadlal, <16 x float> %passthru
11381 .. _int_mstore:
11383 '``llvm.masked.store.*``' Intrinsics
11384 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11386 Syntax:
11387 """""""
11388 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type.
11392        declare void @llvm.masked.store.v8i32  (<8  x i32>   <value>, <8  x i32>*   <ptr>, i32 <alignment>,  <8  x i1> <mask>)
11393        declare void @llvm.masked.store.v16f32 (<16 x float> <value>, <16 x float>* <ptr>, i32 <alignment>,  <16 x i1> <mask>)
11394        ;; The data is a vector of pointers to double
11395        declare void @llvm.masked.store.v8p0f64    (<8 x double*> <value>, <8 x double*>* <ptr>, i32 <alignment>, <8 x i1> <mask>)
11396        ;; The data is a vector of function pointers
11397        declare void @llvm.masked.store.v4p0f_i32f (<4 x i32 ()*> <value>, <4 x i32 ()*>* <ptr>, i32 <alignment>, <4 x i1> <mask>)
11399 Overview:
11400 """""""""
11402 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.
11404 Arguments:
11405 """"""""""
11407 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.
11410 Semantics:
11411 """"""""""
11413 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.
11414 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.
11418        call void @llvm.masked.store.v16f32(<16 x float> %value, <16 x float>* %ptr, i32 4,  <16 x i1> %mask)
11420        ;; The result of the following instructions is identical aside from potential data races and memory access exceptions
11421        %oldval = load <16 x float>, <16 x float>* %ptr, align 4
11422        %res = select <16 x i1> %mask, <16 x float> %value, <16 x float> %oldval
11423        store <16 x float> %res, <16 x float>* %ptr, align 4
11426 Masked Vector Gather and Scatter Intrinsics
11427 -------------------------------------------
11429 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.
11431 .. _int_mgather:
11433 '``llvm.masked.gather.*``' Intrinsics
11434 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11436 Syntax:
11437 """""""
11438 This is an overloaded intrinsic. The loaded data are multiple scalar values of any integer, floating point or pointer data type gathered together into one vector.
11442       declare <16 x float> @llvm.masked.gather.v16f32   (<16 x float*> <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>, <16 x float> <passthru>)
11443       declare <2 x double> @llvm.masked.gather.v2f64    (<2 x double*> <ptrs>, i32 <alignment>, <2 x i1>  <mask>, <2 x double> <passthru>)
11444       declare <8 x float*> @llvm.masked.gather.v8p0f32  (<8 x float**> <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>, <8 x float*> <passthru>)
11446 Overview:
11447 """""""""
11449 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.
11452 Arguments:
11453 """"""""""
11455 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.
11458 Semantics:
11459 """"""""""
11461 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.
11462 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.
11467        %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>)
11469        ;; The gather with all-true mask is equivalent to the following instruction sequence
11470        %ptr0 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 0
11471        %ptr1 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 1
11472        %ptr2 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 2
11473        %ptr3 = extractelement <4 x double*> %ptrs, i32 3
11475        %val0 = load double, double* %ptr0, align 8
11476        %val1 = load double, double* %ptr1, align 8
11477        %val2 = load double, double* %ptr2, align 8
11478        %val3 = load double, double* %ptr3, align 8
11480        %vec0    = insertelement <4 x double>undef, %val0, 0
11481        %vec01   = insertelement <4 x double>%vec0, %val1, 1
11482        %vec012  = insertelement <4 x double>%vec01, %val2, 2
11483        %vec0123 = insertelement <4 x double>%vec012, %val3, 3
11485 .. _int_mscatter:
11487 '``llvm.masked.scatter.*``' Intrinsics
11488 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11490 Syntax:
11491 """""""
11492 This is an overloaded intrinsic. The data stored in memory is a vector of any integer, floating point or pointer data type. Each vector element is stored in an arbitrary memory address. Scatter with overlapping addresses is guaranteed to be ordered from least-significant to most-significant element.
11496        declare void @llvm.masked.scatter.v8i32   (<8 x i32>     <value>, <8 x i32*>     <ptrs>, i32 <alignment>, <8 x i1>  <mask>)
11497        declare void @llvm.masked.scatter.v16f32  (<16 x float>  <value>, <16 x float*>  <ptrs>, i32 <alignment>, <16 x i1> <mask>)
11498        declare void @llvm.masked.scatter.v4p0f64 (<4 x double*> <value>, <4 x double**> <ptrs>, i32 <alignment>, <4 x i1>  <mask>)
11500 Overview:
11501 """""""""
11503 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.
11505 Arguments:
11506 """"""""""
11508 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.
11511 Semantics:
11512 """"""""""
11514 The '``llvm.masked.scatter``' intrinsics is designed for writing selected vector elements to arbitrary memory addresses in a single IR operation. The operation may be conditional, when not all bits in the mask are switched on. It is useful for targets that support vector masked scatter and allows vectorizing basic blocks with data and control divergence. Other targets may support this intrinsic differently, for example by lowering it into a sequence of branches that guard scalar store operations.
11518        ;; This instruction unconditionally stores data vector in multiple addresses
11519        call @llvm.masked.scatter.v8i32 (<8 x i32> %value, <8 x i32*> %ptrs, i32 4,  <8 x i1>  <true, true, .. true>)
11521        ;; It is equivalent to a list of scalar stores
11522        %val0 = extractelement <8 x i32> %value, i32 0
11523        %val1 = extractelement <8 x i32> %value, i32 1
11524        ..
11525        %val7 = extractelement <8 x i32> %value, i32 7
11526        %ptr0 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 0
11527        %ptr1 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 1
11528        ..
11529        %ptr7 = extractelement <8 x i32*> %ptrs, i32 7
11530        ;; Note: the order of the following stores is important when they overlap:
11531        store i32 %val0, i32* %ptr0, align 4
11532        store i32 %val1, i32* %ptr1, align 4
11533        ..
11534        store i32 %val7, i32* %ptr7, align 4
11537 Memory Use Markers
11538 ------------------
11540 This class of intrinsics provides information about the lifetime of
11541 memory objects and ranges where variables are immutable.
11543 .. _int_lifestart:
11545 '``llvm.lifetime.start``' Intrinsic
11546 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11548 Syntax:
11549 """""""
11553       declare void @llvm.lifetime.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11555 Overview:
11556 """""""""
11558 The '``llvm.lifetime.start``' intrinsic specifies the start of a memory
11559 object's lifetime.
11561 Arguments:
11562 """"""""""
11564 The first argument is a constant integer representing the size of the
11565 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11566 to the object.
11568 Semantics:
11569 """"""""""
11571 This intrinsic indicates that before this point in the code, the value
11572 of the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known
11573 to never be used and has an undefined value. A load from the pointer
11574 that precedes this intrinsic can be replaced with ``'undef'``.
11576 .. _int_lifeend:
11578 '``llvm.lifetime.end``' Intrinsic
11579 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11581 Syntax:
11582 """""""
11586       declare void @llvm.lifetime.end(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11588 Overview:
11589 """""""""
11591 The '``llvm.lifetime.end``' intrinsic specifies the end of a memory
11592 object's lifetime.
11594 Arguments:
11595 """"""""""
11597 The first argument is a constant integer representing the size of the
11598 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11599 to the object.
11601 Semantics:
11602 """"""""""
11604 This intrinsic indicates that after this point in the code, the value of
11605 the memory pointed to by ``ptr`` is dead. This means that it is known to
11606 never be used and has an undefined value. Any stores into the memory
11607 object following this intrinsic may be removed as dead.
11609 '``llvm.invariant.start``' Intrinsic
11610 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11612 Syntax:
11613 """""""
11617       declare {}* @llvm.invariant.start(i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11619 Overview:
11620 """""""""
11622 The '``llvm.invariant.start``' intrinsic specifies that the contents of
11623 a memory object will not change.
11625 Arguments:
11626 """"""""""
11628 The first argument is a constant integer representing the size of the
11629 object, or -1 if it is variable sized. The second argument is a pointer
11630 to the object.
11632 Semantics:
11633 """"""""""
11635 This intrinsic indicates that until an ``llvm.invariant.end`` that uses
11636 the return value, the referenced memory location is constant and
11637 unchanging.
11639 '``llvm.invariant.end``' Intrinsic
11640 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11642 Syntax:
11643 """""""
11647       declare void @llvm.invariant.end({}* <start>, i64 <size>, i8* nocapture <ptr>)
11649 Overview:
11650 """""""""
11652 The '``llvm.invariant.end``' intrinsic specifies that the contents of a
11653 memory object are mutable.
11655 Arguments:
11656 """"""""""
11658 The first argument is the matching ``llvm.invariant.start`` intrinsic.
11659 The second argument is a constant integer representing the size of the
11660 object, or -1 if it is variable sized and the third argument is a
11661 pointer to the object.
11663 Semantics:
11664 """"""""""
11666 This intrinsic indicates that the memory is mutable again.
11668 '``llvm.invariant.group.barrier``' Intrinsic
11669 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11671 Syntax:
11672 """""""
11676       declare i8* @llvm.invariant.group.barrier(i8* <ptr>)
11678 Overview:
11679 """""""""
11681 The '``llvm.invariant.group.barrier``' intrinsic can be used when an invariant 
11682 established by invariant.group metadata no longer holds, to obtain a new pointer
11683 value that does not carry the invariant information.
11686 Arguments:
11687 """"""""""
11689 The ``llvm.invariant.group.barrier`` takes only one argument, which is
11690 the pointer to the memory for which the ``invariant.group`` no longer holds.
11692 Semantics:
11693 """"""""""
11695 Returns another pointer that aliases its argument but which is considered different 
11696 for the purposes of ``load``/``store`` ``invariant.group`` metadata.
11698 General Intrinsics
11699 ------------------
11701 This class of intrinsics is designed to be generic and has no specific
11702 purpose.
11704 '``llvm.var.annotation``' Intrinsic
11705 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11707 Syntax:
11708 """""""
11712       declare void @llvm.var.annotation(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11714 Overview:
11715 """""""""
11717 The '``llvm.var.annotation``' intrinsic.
11719 Arguments:
11720 """"""""""
11722 The first argument is a pointer to a value, the second is a pointer to a
11723 global string, the third is a pointer to a global string which is the
11724 source file name, and the last argument is the line number.
11726 Semantics:
11727 """"""""""
11729 This intrinsic allows annotation of local variables with arbitrary
11730 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want
11731 to look for these annotations. These have no other defined use; they are
11732 ignored by code generation and optimization.
11734 '``llvm.ptr.annotation.*``' Intrinsic
11735 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11737 Syntax:
11738 """""""
11740 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.ptr.annotation``' on a
11741 pointer to an integer of any width. *NOTE* you must specify an address space for
11742 the pointer. The identifier for the default address space is the integer
11743 '``0``'.
11747       declare i8*   @llvm.ptr.annotation.p<address space>i8(i8* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11748       declare i16*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i16(i16* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11749       declare i32*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i32(i32* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11750       declare i64*  @llvm.ptr.annotation.p<address space>i64(i64* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11751       declare i256* @llvm.ptr.annotation.p<address space>i256(i256* <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11753 Overview:
11754 """""""""
11756 The '``llvm.ptr.annotation``' intrinsic.
11758 Arguments:
11759 """"""""""
11761 The first argument is a pointer to an integer value of arbitrary bitwidth
11762 (result of some expression), the second is a pointer to a global string, the
11763 third is a pointer to a global string which is the source file name, and the
11764 last argument is the line number. It returns the value of the first argument.
11766 Semantics:
11767 """"""""""
11769 This intrinsic allows annotation of a pointer to an integer with arbitrary
11770 strings. This can be useful for special purpose optimizations that want to look
11771 for these annotations. These have no other defined use; they are ignored by code
11772 generation and optimization.
11774 '``llvm.annotation.*``' Intrinsic
11775 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11777 Syntax:
11778 """""""
11780 This is an overloaded intrinsic. You can use '``llvm.annotation``' on
11781 any integer bit width.
11785       declare i8 @llvm.annotation.i8(i8 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11786       declare i16 @llvm.annotation.i16(i16 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11787       declare i32 @llvm.annotation.i32(i32 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11788       declare i64 @llvm.annotation.i64(i64 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11789       declare i256 @llvm.annotation.i256(i256 <val>, i8* <str>, i8* <str>, i32  <int>)
11791 Overview:
11792 """""""""
11794 The '``llvm.annotation``' intrinsic.
11796 Arguments:
11797 """"""""""
11799 The first argument is an integer value (result of some expression), the
11800 second is a pointer to a global string, the third is a pointer to a
11801 global string which is the source file name, and the last argument is
11802 the line number. It returns the value of the first argument.
11804 Semantics:
11805 """"""""""
11807 This intrinsic allows annotations to be put on arbitrary expressions
11808 with arbitrary strings. This can be useful for special purpose
11809 optimizations that want to look for these annotations. These have no
11810 other defined use; they are ignored by code generation and optimization.
11812 '``llvm.trap``' Intrinsic
11813 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11815 Syntax:
11816 """""""
11820       declare void @llvm.trap() noreturn nounwind
11822 Overview:
11823 """""""""
11825 The '``llvm.trap``' intrinsic.
11827 Arguments:
11828 """"""""""
11830 None.
11832 Semantics:
11833 """"""""""
11835 This intrinsic is lowered to the target dependent trap instruction. If
11836 the target does not have a trap instruction, this intrinsic will be
11837 lowered to a call of the ``abort()`` function.
11839 '``llvm.debugtrap``' Intrinsic
11840 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11842 Syntax:
11843 """""""
11847       declare void @llvm.debugtrap() nounwind
11849 Overview:
11850 """""""""
11852 The '``llvm.debugtrap``' intrinsic.
11854 Arguments:
11855 """"""""""
11857 None.
11859 Semantics:
11860 """"""""""
11862 This intrinsic is lowered to code which is intended to cause an
11863 execution trap with the intention of requesting the attention of a
11864 debugger.
11866 '``llvm.stackprotector``' Intrinsic
11867 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11869 Syntax:
11870 """""""
11874       declare void @llvm.stackprotector(i8* <guard>, i8** <slot>)
11876 Overview:
11877 """""""""
11879 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic takes the ``guard`` and stores it
11880 onto the stack at ``slot``. The stack slot is adjusted to ensure that it
11881 is placed on the stack before local variables.
11883 Arguments:
11884 """"""""""
11886 The ``llvm.stackprotector`` intrinsic requires two pointer arguments.
11887 The first argument is the value loaded from the stack guard
11888 ``@__stack_chk_guard``. The second variable is an ``alloca`` that has
11889 enough space to hold the value of the guard.
11891 Semantics:
11892 """"""""""
11894 This intrinsic causes the prologue/epilogue inserter to force the position of
11895 the ``AllocaInst`` stack slot to be before local variables on the stack. This is
11896 to ensure that if a local variable on the stack is overwritten, it will destroy
11897 the value of the guard. When the function exits, the guard on the stack is
11898 checked against the original guard by ``llvm.stackprotectorcheck``. If they are
11899 different, then ``llvm.stackprotectorcheck`` causes the program to abort by
11900 calling the ``__stack_chk_fail()`` function.
11902 '``llvm.stackprotectorcheck``' Intrinsic
11903 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11905 Syntax:
11906 """""""
11910       declare void @llvm.stackprotectorcheck(i8** <guard>)
11912 Overview:
11913 """""""""
11915 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic compares ``guard`` against an already
11916 created stack protector and if they are not equal calls the
11917 ``__stack_chk_fail()`` function.
11919 Arguments:
11920 """"""""""
11922 The ``llvm.stackprotectorcheck`` intrinsic requires one pointer argument, the
11923 the variable ``@__stack_chk_guard``.
11925 Semantics:
11926 """"""""""
11928 This intrinsic is provided to perform the stack protector check by comparing
11929 ``guard`` with the stack slot created by ``llvm.stackprotector`` and if the
11930 values do not match call the ``__stack_chk_fail()`` function.
11932 The reason to provide this as an IR level intrinsic instead of implementing it
11933 via other IR operations is that in order to perform this operation at the IR
11934 level without an intrinsic, one would need to create additional basic blocks to
11935 handle the success/failure cases. This makes it difficult to stop the stack
11936 protector check from disrupting sibling tail calls in Codegen. With this
11937 intrinsic, we are able to generate the stack protector basic blocks late in
11938 codegen after the tail call decision has occurred.
11940 '``llvm.objectsize``' Intrinsic
11941 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11943 Syntax:
11944 """""""
11948       declare i32 @llvm.objectsize.i32(i8* <object>, i1 <min>)
11949       declare i64 @llvm.objectsize.i64(i8* <object>, i1 <min>)
11951 Overview:
11952 """""""""
11954 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is designed to provide information to
11955 the optimizers to determine at compile time whether a) an operation
11956 (like memcpy) will overflow a buffer that corresponds to an object, or
11957 b) that a runtime check for overflow isn't necessary. An object in this
11958 context means an allocation of a specific class, structure, array, or
11959 other object.
11961 Arguments:
11962 """"""""""
11964 The ``llvm.objectsize`` intrinsic takes two arguments. The first
11965 argument is a pointer to or into the ``object``. The second argument is
11966 a boolean and determines whether ``llvm.objectsize`` returns 0 (if true)
11967 or -1 (if false) when the object size is unknown. The second argument
11968 only accepts constants.
11970 Semantics:
11971 """"""""""
11973 The ``llvm.objectsize`` intrinsic is lowered to a constant representing
11974 the size of the object concerned. If the size cannot be determined at
11975 compile time, ``llvm.objectsize`` returns ``i32/i64 -1 or 0`` (depending
11976 on the ``min`` argument).
11978 '``llvm.expect``' Intrinsic
11979 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
11981 Syntax:
11982 """""""
11984 This is an overloaded intrinsic. You can use ``llvm.expect`` on any
11985 integer bit width.
11989       declare i1 @llvm.expect.i1(i1 <val>, i1 <expected_val>)
11990       declare i32 @llvm.expect.i32(i32 <val>, i32 <expected_val>)
11991       declare i64 @llvm.expect.i64(i64 <val>, i64 <expected_val>)
11993 Overview:
11994 """""""""
11996 The ``llvm.expect`` intrinsic provides information about expected (the
11997 most probable) value of ``val``, which can be used by optimizers.
11999 Arguments:
12000 """"""""""
12002 The ``llvm.expect`` intrinsic takes two arguments. The first argument is
12003 a value. The second argument is an expected value, this needs to be a
12004 constant value, variables are not allowed.
12006 Semantics:
12007 """"""""""
12009 This intrinsic is lowered to the ``val``.
12011 .. _int_assume:
12013 '``llvm.assume``' Intrinsic
12014 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12016 Syntax:
12017 """""""
12021       declare void @llvm.assume(i1 %cond)
12023 Overview:
12024 """""""""
12026 The ``llvm.assume`` allows the optimizer to assume that the provided
12027 condition is true. This information can then be used in simplifying other parts
12028 of the code.
12030 Arguments:
12031 """"""""""
12033 The condition which the optimizer may assume is always true.
12035 Semantics:
12036 """"""""""
12038 The intrinsic allows the optimizer to assume that the provided condition is
12039 always true whenever the control flow reaches the intrinsic call. No code is
12040 generated for this intrinsic, and instructions that contribute only to the
12041 provided condition are not used for code generation. If the condition is
12042 violated during execution, the behavior is undefined.
12044 Note that the optimizer might limit the transformations performed on values
12045 used by the ``llvm.assume`` intrinsic in order to preserve the instructions
12046 only used to form the intrinsic's input argument. This might prove undesirable
12047 if the extra information provided by the ``llvm.assume`` intrinsic does not cause
12048 sufficient overall improvement in code quality. For this reason,
12049 ``llvm.assume`` should not be used to document basic mathematical invariants
12050 that the optimizer can otherwise deduce or facts that are of little use to the
12051 optimizer.
12053 .. _bitset.test:
12055 '``llvm.bitset.test``' Intrinsic
12056 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12058 Syntax:
12059 """""""
12063       declare i1 @llvm.bitset.test(i8* %ptr, metadata %bitset) nounwind readnone
12066 Arguments:
12067 """"""""""
12069 The first argument is a pointer to be tested. The second argument is a
12070 metadata object representing an identifier for a :doc:`bitset <BitSets>`.
12072 Overview:
12073 """""""""
12075 The ``llvm.bitset.test`` intrinsic tests whether the given pointer is a
12076 member of the given bitset.
12078 '``llvm.donothing``' Intrinsic
12079 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12081 Syntax:
12082 """""""
12086       declare void @llvm.donothing() nounwind readnone
12088 Overview:
12089 """""""""
12091 The ``llvm.donothing`` intrinsic doesn't perform any operation. It's one of only
12092 three intrinsics (besides ``llvm.experimental.patchpoint`` and
12093 ``llvm.experimental.gc.statepoint``) that can be called with an invoke
12094 instruction.
12096 Arguments:
12097 """"""""""
12099 None.
12101 Semantics:
12102 """"""""""
12104 This intrinsic does nothing, and it's removed by optimizers and ignored
12105 by codegen.
12107 '``llvm.experimental.deoptimize``' Intrinsic
12108 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
12110 Syntax:
12111 """""""
12115       declare type @llvm.experimental.deoptimize(...) [ "deopt"(...) ]
12117 Overview:
12118 """""""""
12120 This intrinsic, together with :ref:`deoptimization operand bundles
12121 <deopt_opbundles>`, allow frontends to express transfer of control and
12122 frame-local state from the currently executing (typically more specialized,
12123 hence faster) version of a function into another (typically more generic, hence
12124 slower) version.
12126 In languages with a fully integrated managed runtime like Java and JavaScript
12127 this intrinsic can be used to implement "uncommon trap" or "side exit" like
12128 functionality.  In unmanaged languages like C and C++, this intrinsic can be
12129 used to represent the slow paths of specialized functions.
12132 Arguments:
12133 """"""""""
12135 The intrinsic takes an arbitrary number of arguments, whose meaning is
12136 decided by the :ref:`lowering strategy<deoptimize_lowering>`.
12138 Semantics:
12139 """"""""""
12141 The ``@llvm.experimental.deoptimize`` intrinsic executes an attached
12142 deoptimization continuation (denoted using a :ref:`deoptimization
12143 operand bundle <deopt_opbundles>`) and returns the value returned by
12144 the deoptimization continuation.  Defining the semantic properties of
12145 the continuation itself is out of scope of the language reference --
12146 as far as LLVM is concerned, the deoptimization continuation can
12147 invoke arbitrary side effects, including reading from and writing to
12148 the entire heap.
12150 Deoptimization continuations expressed using ``"deopt"`` operand bundles always
12151 continue execution to the end of the physical frame containing them, so all
12152 calls to ``@llvm.experimental.deoptimize`` must be in "tail position":
12154    - ``@llvm.experimental.deoptimize`` cannot be invoked.
12155    - The call must immediately precede a :ref:`ret <i_ret>` instruction.
12156    - The ``ret`` instruction must return the value produced by the
12157      ``@llvm.experimental.deoptimize`` call if there is one, or void.
12159 Note that the above restrictions imply that the return type for a call to
12160 ``@llvm.experimental.deoptimize`` will match the return type of its immediate
12161 caller.
12163 The inliner composes the ``"deopt"`` continuations of the caller into the
12164 ``"deopt"`` continuations present in the inlinee, and also updates calls to this
12165 intrinsic to return directly from the frame of the function it inlined into.
12167 .. _deoptimize_lowering:
12169 Lowering:
12170 """""""""
12172 Lowering for ``@llvm.experimental.deoptimize`` is not yet implemented,
12173 and is a work in progress.
12175 Stack Map Intrinsics
12176 --------------------
12178 LLVM provides experimental intrinsics to support runtime patching
12179 mechanisms commonly desired in dynamic language JITs. These intrinsics
12180 are described in :doc:`StackMaps`.